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

Проблемы при генерации сетки в ICEM CFD в районе острых кромок

Довольно часто при генерации объемной сетки на основе тетраэдров в ICEM CFD мы получаем некачественное разбиение (разрешение сетки) в районе острых кромок или в местах пересечения поверхностей под острым углом.

При этом традиционный способ решения проблемы, на основе определения т. н. «Thin Cuts», не приносит желаемых результатов. Кромка «съедается» и остается «ломанной» (см. рисунок ниже).

pic1

В этом случае рекомендуется изменить стратегию разбиения расчетной модели. Для начала перенесите проблемные поверхности в разные Parts. Возможно, что вы это уже сделали, когда определяли «Thin Cuts».

Далее выполните поверхностное разбиение отдельно для этих поверхностей. Используйте Patch Dependent метод, а для поверхностного разбиения используйте треугольники (All Tri).

После этого определите все необходимые настройки для объемного разбиения (глобальные/локальные размеры элементов, локальное измельчение (Density), параметры для генерации призм и пр.).

Перед разбиением на основе Octree метода не забудьте включить опцию  «Use Existing Mesh Parts».

pic2Это должно решить вашу проблему.

винт

На этом рисунке показан пример «грубого» поверхностного разбиения лопастей винта ЯК-55. Но даже при таких больших размерах поверхностных элементов и отключенных опциях Proximity/Curvature (при объемном разбиении), кромки «разрешаются» достаточно хорошо (без «изломов»). Используя локальную адаптацию и соответствующий размер поверхностных элементов, мы можем улучшить качество сетки и разрешение кромок лопасти.

С уважением, Денис Хитрых.

Как определить положение центра давления в CFD-Post?

2015-08-10_11-21-53Сегодня немного поговорим об аэродинамике и дадим ответ на такой интересный вопрос: как определить положение центра давления в CFD-Post?

Для  начала решим вопрос с терминологией.

В аэродинамике центром давления называют точку пересечения равнодействующей аэродинамических сил R с хордой крыла. В более общем смысле, центр давления — это точка тела, в которой линия действия равнодействующей сил давления на тело окружающей среды пересекается с некоторой плоскостью, проведённой в теле.

Соответственно, это важный параметр в аэродинамике крыла, без которого мы не сможем добиться необходимого равновесия крыла в полете.

Отметим так же, что положение центра давления зависит от формы профиля и угла атаки.

С другой стороны, под центром давления мы можем понимать просто точку приложения сил давления на поверхности крыла. В этом случае мы можем ее вычислить, используя следующие выражения:

CPx = areaAve(X*Absolute Pressure)@surface/areaAve(Absolute Pressure)@surface
CPy = areaAve(Y*Absolute Pressure)@surface/areaAve(Absolute Pressure)@surface
CPz = areaAve(Z*Absolute Pressure)@surface/areaAve(Absolute Pressure)@surface

Для первого «классичсекого» варианта нам дополнительно потребуется определить величину аэродинамического момента T, действующего на крыло. Тогда выражения для вычисления положения центра давления можно записать в следующем виде:

TSURFx = torque_x()@surface - ( Y*force_z()@surface - Z*force_y()@surface)
TSURFy = torque_y()@surface - ( Z*force_x()@surface - X*force_z()@surface)
TSURFz = torque_z()@surface - ( X*force_y()@surface - Y*force_x()@surface)

Далее вам необходимо построить изоповерхность этой переменной со значением, близким к нулю. В результате вы получите цилиндр, ось которого совпадает с направлением действия равнодействующей аэродинамических сил.

Наконец, выведите на этой поверхности поле этой пользовательской переменной.

С уважением, Денис Хитрых.

Определяем свойства материалов в Fluent через scm-файл

Я уже писал о том, как можно быстро и легко определить новый материал в ANSYS Fluent. Напомню,  что для этого необходимо отредактировать предустановленный sсm-файл, в котором содержится описание физико-механических свойств различных материалов.

Однако, для создания нового материла совсем необязательно редактировать данный файл. Вы можете поступить намного проще. Откройте любой текстовый редактор и опишите свойства вашего материала в соответствии с шаблоном, показанным на рисунке ниже (вы с ним уже знакомы по предыдущим постам).

Измените расширение вашего текстового файла на scm. А затем откройте этот файл через соответствующую закладку в стандартной панели определения материалов Fluent.

material

С уважением, Денис Хитрых.

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.

Моделирование течения в осевом трансзвуковом компрессоре NASA Rotor 37

Сегодня мы рассмотрим с вами задачу расчета течения в проточной части трансзвукового компрессора NASA Rotor 37, разработанного 40 лет назад Рейдом (Reid) и Муром (Moore) (Исследовательский центр NASA Lewis).

Начну с «классического» отчета AGARD-AR-355, который был опубликован в 1998 году.  В данном отчете приведены сравнительные результаты моделирования течения в проточном тракте Rotor 37, выполненные в разные годы, в таких пакетах как, TASCflow, TRACE-S, HAH3D, TRANSCode и др.

Dae-Woong Kim с коллегами (2013) численно исследовали методы повышения эффективности ступени Rotor 37 с использованием пакета ANSYS CFX. В частности, рассматривался вариант с бандажным уплотнением.

В работе Chunill Hah из NASA Glenn Research Center описываются результаты исследования нестабильности течения в трансзвуковом компрессоре NASA Rotor 37 с использованием LES модели турбулентности, интегрированной в специализированный расчетный H3D. Это одна из первых работ подобного рода на тот момент (2007).

Marcelo R. Simões из Petrobras совместно c коллегами исследовал применимость различных моделей турбулентости (k-ε, k-ω и SST) для моделирования течения в проточном тракте NASA 37 с использованием пакета ANSYS CFX (2009). Результаты моделирования сравнивались с доступными экспериментальными данными.

Работа Mohamed Khalil (2009) интересна по двум причинам. Во-первых, это хороший пример научного интернационализма. Во-вторых, автору удалось получить весьма адекватные результаты с использованием высокорейнольдсовой k-ε модели турбулентности.

Последняя работа не имеет прямого отношения к Rotor 37. Однако в ней представлены достаточно интересные результаты по опыту применения TBR методов ANSYS CFX для исследования течения в ступени гибридного трансзвукового компрессора Rotor 35 / Stator 37. Это так же одна из первых открытых работ, в которой численные результаты для методов TBR сравниваются с данными экспериментов (Honeywell, 2013).

Перейдем непосредственно к постановке задачи в ANSYS CFX.

Читать далее

Мастер-класс: CFD расчет химического реактора #2.

reactorПродолжаем заниматься расчетами химических реакторов в ANSYS CFX. Прошлый наш разговор мы закончили описанием инструментов  ANSYS CFX для задания элементарных реакций. Напомню, что для вызова панели [Reaction] используется иконка reaction1, которая находится в верхнем контекстном меню.  Для определения реакции (Insert Reaction и далее вбиваете имя реакции) вы последовательно проходите все закладки этой панели (слева-направо): Basic Settings→ Reactants→ Products→ Reaction Rates.

Чтобы упростить вам жизнь, я заранее подготовил CCL-файл с библиотекой всех реакций. Для его активации вы должны выполнить команду File→ Import→ CCL… Файл с реакциями вы можете скачать по этой ссылке

.

В закладке Reactants мы указываем исходные реагенты, в закладке Products — конечные реагенты (продукты реакции). А в закладке Reaction Rates мы определяем кинетику соответствующей реакции. Все реагенты, которые участвуют у нас в реакциях (а это начальные, промежуточные и конечные продукты), мы должны заранее определить с помощью инструмента materialMaterial . После этого все действующие реагенты нам станут доступны через список Materials List.

С помощью инструмента Material мы определяем теплофизические свойства реагентов (как и в обычной газодинамической задаче). Это достаточно трудоемкий процесс, так как нам необходимо создать 16 новых «материалов»: Cl2, Cl, CH3Cl, CH2Cl, HCl, CH2Cl2, CHCl2, CHCl2CH2Cl, CCl3, CCl3CCl3, CHCl2CHCl2, CHCl3, CCl3CH2Cl, CCl3CHCl2, CCl4, N2). Пример задания свойств хлора показан на рисунке ниже.

clГотовую библиотеку материалов для проекта, сохраненную в формате CCL, вы можете скачать здесь

.

«Подключаете» к проекту вы ее также, как и библиотеку реакций.

На сегодня это все. Продолжение следует…

С уважением, Денис Хитрых,
2016-11-21_16-58-13