Как декантировать вино. ANSYS CFD на службе у сомелье.

007Сегодня после долгого перерыва мы снова с вами погрузимся в мир многофазных течений. И попробуем смоделировать одну из канонических задач, связанных с капиллярностью. Но сначала я познакомлю вас с интересным опытом наших японских коллег, которые с помощью решателя ANSYS Fluent попытались смоделировать процесс аэрации вина в бокалах разной формы.

Для тех, кто ведет трезвый образ жизни, напоминаю, что декантирование (декантация) — это процесс отделения вина от осадка и насыщение его кислородом. При этом сомелье совершает руками серию магических движений. А сама процедура может занимать 10-15 минут и более. Чаще всего декантируют красные вина и реже белые. Отметим, что споры о полезности и объективности результатов этого процесса не утихают до сих пор. Поэтому работа японских инженеров заслуживает внимания. Они провели исследование бокалов различной формы на предмет интенсификации (или сокращения) процесса аэрации вина при контакте с кислородом.

2016-11-02_10-13-15

Для этого было решено использовать газодинамический пакет ANSYS Fluent самой последней версии на тот момент (17.0). Ниже показана анимация, иллюстрирующая результаты их фундаментального труда.

bokaly

В 17-м релизе ANSYS существенно упростилась процедура постановки 6DOF-задачи. Раньше для задания движения тела с 6-ю степенями свободы  необходимо было создавать и компилировать специальные UDF-макросы.  Но в Fluent 17.0 появилась специальная панель, которая сделала работу инженера-исследователя намного легче. При этом сохранилась возможность определять закон движения тела как на основе собственных пользовательских функций (UDF), так и с использованием возможностей System Coupling.

6dof

По результатам моделирования в номинации «Лучший аэрационный бокал-2016» победил бокал на длинной утонченной ножке.

rezultatyЕсли вы в совершенстве владеете японским языком, то более подробно про это исследование вы можете почитать по этой ссылке http://news.mynavi.jp/kikaku/2015/12/16/004/. А к капиллярам мы вернемся уже в следующем году.

С уважением, Денис П. Хитрых,
Директор АО «СимуЛабс».
2016-11-21_16-58-13

Моделирование движения твердого тела в ANSYS CFX c использованием Rigid Body Solver

Сегодня мы кратко рассмотрим задачу моделирования движения твердого тела в ANSYS CFX c использованием Rigid Body Solver. Так как в общем случае твердое тело обладает шестью степенями свободы, то и общая система уравнений движения твердого тела содержит шесть независимых уравнений. Эти уравнения можно представить в виде двух векторных уравнений для скорости изменения импульса и момента импульса тела:

Equation

Здесь P — это полный импульс тела; F — сумма всех сил, действующих на тело со стороны внешних источников; π — момент импульса тела; m — сумма моментов всех сил, действующих на тело.

Mомент импульса π связан с угловой скоpостью посpедством тензоpа инеpции Ι:

moment

Компоненты тензора инерции (осевые и центробежные моменты инерции тела) неизменны во вpемени в подвижной системе координат (СК), которая жестко связана с телом, но меняются со вpеменем в неподвижной системе координат. Это изменение обусловлено повоpотом подвижной СК относительно неподвижной в пpоцессе вpащения. Величина повоpота зависит от угловой скоpости вpащения, а она, в свою очеpедь, опpеделяется моментами инеpции тела. Это создает дополнительные сложности при интегpиpовании уpавнений вращательного движения, чем в случае обычного поступательного движения.

Уравнения поступательного и вращательного движения твердого тела имеют следующий вид:

equ_1

Здесь FAero — это аэродинамическая сила; FExt — другие внешние силы, действующие на тело; kSpring — линейная жесткость пружины; mAero — аэродинамический момент; kRotate — крутильная жесткость пружины.

На этом мы завершим наш короткий теоретический раздел (более подробно см. документацию ANSYS CFX) и перейдем к практической части.

В качестве объекта моделирования, мы выбрали упрощенную отмасштабированную геометрию ракеты. Но это никак не влияет на методологию постановки подобных задач в ANSYS CFX, о которой я расскажу ниже.

missle

Читать далее

Ученые из Мэдисона используют ANSYS Fluent для моделирования теплообмена черепах, но не едят черепаховый суп и ничего не знают про парадокс Зенона

Кинематика движения черепахи, смоделированная в ANSYS Fluent (видео с низким разрешением).

Кинематика движения черепахи, смоделированная в ANSYS Fluent (видео с низким разрешением).

Ученые из Висконсинского университета в Мэдисоне занимаются проблемой прогнозирования ареала обитания кожистых черепах в условиях глобальных изменений климата и загрязнения окружающей среды. Для точного прогноза ученым важно понимать принципиальные особенности теплообмена (а это два процесса – теплообразование и теплоотдача) плавающих морских черепах.

Следует напомнить, что морские кожистые черепахи относятся к группе т. н. пойкилотермных организмов, для которых характерна неустойчивость температуры их тела, меняющейся в широких пределах в зависимости от изменений температуры окружающейся среды.

Кроме того, скорость изменений температуры тела пойкилотермов связана обратной зависимостью с их размерами. Т. е. крупные кожистые черепахи способны проникать в более холодные районы океана, чем их более мелкие сородичи или представители менее крупных видов (прим. Б. Д.).

Другими факторами, осложняющими численное моделирование процесса теплообмена черепах, является сильная взаимосвязь между изменениями температуры внешней среды, динамикой температуры тела, интенсивностью метаболизма и движением черепахи.

Читать далее

Расчет системы шумоглушения огнестрельного оружия в Fluent

Vonnegut_1Наверное, вы подумали, что это Альберт Эйнштейн. И значит сегодня наше общение будет строиться вокруг СТО, ОТО и других зубодробильных теорий.

Не думаю, что человек, изображенный на этой фотографии, сильно бы расстроился вашему заблуждению.

Также как и Эйнштейн, он был гуманистом, в меру добрым и в меру циничным.

Он не изобретал физических теорий, не являлся почетным доктором бесчисленного числа академий и университетов, а просто писал яркие и сногсшибательные научно-фантастические романы и  рассказы.

И самое главное, ему приписывают, и видимо не без оснований, ироничное и едкое высказывание в адрес ученых, которое я с удовольствием  здесь процитирую:

«Над чем бы ученые ни работали, у них всегда получается оружие».

Надеюсь, вы уже догадались, что тема нашего сегодняшнего воркшопа будет в той или иной степени связана с войной и оружием.

Читать далее