Вычисляем значение переменной Wall Distance в CFD-Post

соваСегодня мы рассмотрим с вами вопрос, который регулярно всплывает на разных форумах и которым обычно бывают озадачены все начинающие пользователи. Вы почти верно угадали, что этот вопрос связан с Y+ или чем-то подобным. Дело в том, что некоторые модели турбулентности напрямую не вычисляют расстояние от стенки до первого узла (эта переменная носит в ANSYS CFX название Wall Distance) и, соответственно, мы не можем «вытащить» значение этой переменной в постпроцессоре CFD-Post. Что делать в таких случаях?

Решение будет следующим. Создайте Additional Variable в препроцессоре CFX со следующими параметрами:

Variable Type = Unspecified
Units = [m]
Tensor = Scalar

В настройках расчетного домена выберите для Additional Variable опцию ‘Algebraic Equation’ и далее укажите Wall Distance.

Можно поступить еще проще. Создайте любое выражение, в котором будет содержаться ссылка на переменную Wall Distance. Далее используйте это выражение в качестве «монитора» (закладка Output Control). После этого решатель начнет записывать значения переменой Wall Distance в res-файл.

С уважением, Денис Хитрых.

Визуализация пограничного слоя в ANSYS CFD-Post

ShlirenВопросы, связанные с визуализацией вихревых структур, являются актуальными при численном моделировании течения турбулентных потоков, анализе переходных явлений и пр.

Для этого обычно используют градиенты основных или производных скалярных полей. Часто используется критерий Lambda 2 – это критерий вихревого усиления и Q-критерий – инвариант тензора градиентов скорости. Отметим, что в постпроцессоре CFD-Post эти критерии присутствуют по-умолчанию и доступны через закладку Vortex Core Region.

Для анализа сжимаемых течений (высокие числа Маха) «рисуют» численные шлирен-фотографии, подобные тем, что показаны на рисунке слева.

Сегодня мы не будем подробно рассматривать вопрос визуализации структуры турбулентного потока и подходы, которые при этом используются. Ограничимся только одним вопросом, связанным с визуализацией пограничного слоя в CFD-Post. Далее немного рассуждений общего характера.

Возмущения, которые вносятся в поток обтекаемым телом (например, профилем крыла), при числах Re >>1 локализуются в относительно тонких пристеночных слоях, что позволяет использовать при инженерных расчетах модель пограничного слоя конечной толщины delat. За пределами этого слоя течение можно считать невозмущенным. Соответственно, основное влияние вязкости сосредоточено в пределах пограничного слоя, где скорость потока по нормали к стенке монотонно изменяется от нуля на стенке (условие прилипания) до скорости невозмущенного течения.

При этом за толщины слоев delatпринимают значения координат y по нормали к стенке, при которых скорость, температура и пр. в них отличаются от соответствующих значений этих величин во внешнем потоке на 1% (см. рисунок ниже, на котором показана схема развития пограничного слоя).

Laminar boundary layer

Этим «удобным» допущением обычно и пользуются для визуализации пограничного слоя в ANSYS CFD-Post. Безусловно, в данный подход заложены определенные неточности, которые могут быть сняты при использовании интегральных характеристик толщин пограничных слоев (толщины вытеснения, толщины потери импульса и пр.).

Читать далее

Расчет углов падения/отражения частиц в Fluent

линейкаРассмотрим типичную ситуацию, характерную для большинства коммерческих и открытых CFD-кодов: пакет выполняет вычисления определенных переменных, градиентов и пр., но при этом не сохраняет их значения для последующей обработки в постпроцессоре.

Подобную ситуацию мы можем наблюдать, например, при расчете углов падения/отражения частиц при взаимодействии со стенкой в ANSYS Fluent:  углы вычисляются, но информация об их значениях не сохраняется в файлы результатов.

Доступ к этой информации можно получить с помощью соответствующих предустановленных UDF-макросов: DEFINE_DPM_EROSION и DEFINE_DPM_BC (подробнее см. документацию).

С другой стороны, косинус угла падения можно вычислить по формуле  cos_a = NV_DOT(A,V)/(NV_MAG(A)*NV_MAG(V)). Тогда угол падения Alpha равен acos(cos_a). Здесь A — площадь поверхности, с которой взаимодействует частица;  V  — вектор скорости частицы.

На этом всё!
С уважением, Денис Хитрых.

Создание новых поверхностей на базе контурной заливки в ANSYS CFD-Post

Сегодня я расскажу вам о том, как построить дополнительные поверхности в CFD-Post для обработки результатов моделирования на основе т. н. контурной заливки. Для этого мы воспользуемся старым «дедовским» способом, проверенным временем.

airfoi_3В качестве геометрии я буду использовать аэродинамический профиль S809. Он применяется при исследовании и проектировании лопастей горизонтальных ветряных турбин.

Сама идея схематично показана на рисунке ниже.

airfoil

Создаем новый «контур» на основе аэродинамических поверхностей. В качестве переменной используем переменную z. Количество контуров соответствует количеству новых дополнительных поверхностей. В нашем случае – 2 контура, но в поле # of Contours необходимо вбить значение, равное 3.

counter

Читать далее

Как вывести на одном графике результаты моделирования и экспериментов в CFD-Post

Сегодня мы рассмотрим вопрос-пятиминутку, который звучит следующим образом: как вывести на одном графике результаты моделирования и экспериментов в ANSYS CFD-Post?

Для этого следует использовать стандартные средства  CFD-Post. Т. е. если вы хотите «наложить» один график на другой, вам необходимо создать просто две отдельные Data Series в панели Chart.  В первой вы используете, например, Polline в качестве базовой кривой. Во втором случае при создании Data Series вы используете данные, считываемые из CSV-файла.

CSV — это текстовый формат, который предназначен для представления табличных данных. Каждая строка файла представляет собой одну строку таблицы. Значения отдельных колонок разделяются разделительным символом, например, запятой. Ниже показан пример подобного файла, который вы можете подготовить в любом текстовом редакторе.

csv

На следующем рисунке показано как заполнять поля Data Series для экспериментальных точек. Вместо Location вы используете опцию File и указываете путь до директории, в которой хранится CSV-файл с данными экспериментов. А дальше действуете обычным образом.

data

import

Можно поступить еще проще. Внизу панели Data Series присутствует кнопка [Export]. Она предназначена для сохранения любого графика, построенного с помощью инструмента Chart, в формате CSV. И как я уже говорил ранее, этот файл вы можете открыть в  Notepad++, MS Excel и т. п.

С уважением, Денис Хитрых.