Przeglądaj wersję html pliku:
POLITECHNIKA SZCZECIŃSKA
KATEDRA MECHANIKI I PODSTAW KONSTRUKCJI MASZYN
Instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych
Analiza przepływu
Szczecin 2003
Sformułowanie zadania i dane początkowe.
Wyznaczyć temperaturę płynu na wylocie podgrzewanego zbiornika
przedstawionego na rysunku 1. Zbiornik składa się z cylindra o
średnicy 0,5m i wysokości 0,7m. Dodatkowo, przy wlocie i wylocie
znajdują się jednakowej wielkości rury o długości 0,3m i średnicy
0,1m.
Dostający się do zbiornika płyn ma temperaturę na poziomie 10°C.
Dane:
Temperatura na wlocie wynosi 10°C, zbiornik jest podgrzewany z
zewnątrz w taki sposób, że temperatura jego powierzchni cylindrycznej
wynosi 200°C.
Prędkość wlotu płynu wynosi 1m/s w kierunku równoległym do osi
cylindra. Prędkość na ściankach zbiornika wynosi 0m/s.
Ciśnienie na wylocie definiujemy na poziomie 0 Pa, tzn. zakładamy
ciśnienie otoczenia. Grawitacja została pominięta, jak również
chropowatość ścianek wewnętrznych zbiornika.
Rys. 1. Schemat układu z warunkami początkowymi.
Właściwości płynu:
Stałe ciepło właściwe: 1004.0 J/kg*K
Stała gęstość: 287.05 kg/m3
Stała lepkość: 1.4592 e-6 kg/m*s
Stały wsp. przewodności cieplnej: 2.502E-3 W/m*K
Model obliczeniowy.
Problem można sprowadzić do obliczenia modelu płaskiego ze względu
na symetrię układu. W związku z tym układ zamodelowano za pomocą
elementu FLUID141.
Model składa się z 3168 elementów.
Rysunek 2 przedstawia model złożony z elementów FLUID141, z
zdefiniowanymi warunkami brzegowymi.
■ PREPROCESOR
Nadanie tytułu
(maksymalnie 72 znaki)
Utility Menu: File → Change Title
Ustawienia preferencji
Okno „Preferences” pozwala wybrać pożądaną dziedzinę analizy
(strukturalna, termiczna, mechanika płynów, elektromagnetyczna) oraz
jej typ (metoda h, metoda p).
Main Menu: Preferences
Włącz analizę FlotranCFD
Definiowanie typu elementu i opcji
Main Menu: Preprocessor → Element Type → Add/Edit/Delete
Dodaj typ elementu: Flotran CFD 2D Flotran141
Main Menu:WP Settings...
Wybierz: Grid and Triad
Włączenie siatki:
Main Menu: Work Plane Display Working Plane
Zaznacz: Display Working Plane
Rysowanie
Utworzenie punktów:
Main Menu: Preprocessor → -Modeling- Create → -Keypoints
Create KPs WP
Tworzenie powierzchni:
Main Menu: Preprocessor → -Modeling- Create →Areas
Abbitary
Wskazanie czterech pierwszych punktów
Zrobić dla aby powstały cztery prostokątów
Wyłączyć siatkę:
Main Menu: Work Plane Display Working Plane
Tworzenie siatki sztywnych elementów skończonych
Main Menu: Preprocessor → -Meshing- Mesh → -Areas- Free
Uzyskujemy:
■ SOLVER
Solver jest blokiem, w którym definiuje się obciążenia (siły
skupione, momenty, obciążenia ciągłe, temperatury, prędkości
płynu itp.), odbiera się stopnie swobody (utwierdzanie) i rozwiązuje
się zadanie.
Zadanie temperatury zewnętrznej
Main Menu: Solution → -Loads- Apply →Temperature→ On Lines
Wskazujem dwie zewnętrzne linie( na rys powyższym są pogrubione!)
Przy wlocie i wylocie zadajemy temperature równą 10oC
Robi się to analogicznie jak wyżej
Włączamy
Utility Menu: Plot → Lines
Solution apply fluid/CFD Velocity on lines
Definiowanie wpływającego powietrza
Solution apply fluid/CFD Velocity on lines
Wskazać linie wlotowe i wylotowe
Podobnie zdefiniować 200000 na linii wejścia
Solution Flotarn Set Up Solution options
Solution Flotarn Set Up Fluid Properties
AIR – SI B
Wyświetlenie informacji:
Rozwiązanie problemu
Main Menu: Solution → -Solve- Current LS
Po rozwiązaniu uruchomić jeszcze raz z ustawieniami jak na następnym
rysunku
Tak powinien wyglądać zadani po zadaniu temperatur na ściankach:
Solution apply fluid/CFD Velocity on lines
Wskazać linie wlotowe i wylotowe
Podobnie zdefiniować 200000Pa= 2 bar na linii wejścia
Wyświetlenie rezultatu w postaci graficznej
General Postproc Plot Results Predefired
Wybieramy:
I tem Vector item to be plotted: DOF Solution – Velocity V
General Postproc Plot Results Nodal Soul
Wybieramy:
I tem Comp, I tem Vector item to be Contured: DOF Solution –
Temperature TEMP
Ulity Menu: Plot Ctrls Style Contours
Uniform Contours
Wynik:
Ulity Menu: Plot Ctrls Style Contours
Uniform Contours
W tym oknie zmieniamy:
User Specified na Auto Calculate
Następnie tworzymy graficzne ukazanie zmian ciśnienia:
General Postproc Plot Results Nodal Solu...
W tym oknie wybieramy:
Item, Comp Item to be contured : DOF Solution - Pressure PRES
Następnie tworzymy graficzne ukazanie zmian prędkości strumienia:
General Postproc Plot Results Nodal Solu...
W tym oknie wybieramy:
Item, Comp Item to be contured : DOF Solution - Velocity VX
Wyjście z programu ANSYS
Wychodząc z programu można zapisać kształt geometryczny, wszystkie
zadane parametry i dane rozwiązania zadania.
Utility Menu: File → Exit
PAGE
PAGE 1
Ansys podgrzewana ciecz
POLITECHNIKA SZCZECIŃSKA
KATEDRA MECHANIKI I PODSTAW KONSTRUKCJI MASZYN
Instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych
Analiza przepływu
Szczecin 2003
Sformułowanie zadania i dane początkowe.
Wyznaczyć temperaturę płynu na wylocie podgrzewanego zbiornika
przedstawionego na rysunku 1. Zbiornik składa się z cylindra o
średnicy 0,5m i wysokości 0,7m. Dodatkowo, przy wlocie i wylocie
znajdują się jednakowej wielkości rury o długości 0,3m i średnicy
0,1m.
Dostający się do zbiornika płyn ma temperaturę na poziomie 10°C.
Dane:
Temperatura na wlocie wynosi 10°C, zbiornik jest podgrzewany z
zewnątrz w taki sposób, że temperatura jego powierzchni cylindrycznej
wynosi 200°C.
Prędkość wlotu płynu wynosi 1m/s w kierunku równoległym do osi
cylindra. Prędkość na ściankach zbiornika wynosi 0m/s.
Ciśnienie na wylocie definiujemy na poziomie 0 Pa, tzn. zakładamy
ciśnienie otoczenia. Grawitacja została pominięta, jak również
chropowatość ścianek wewnętrznych zbiornika.
Rys. 1. Schemat układu z warunkami początkowymi.
Właściwości płynu:
Stałe ciepło właściwe: 1004.0 J/kg*K
Stała gęstość: 287.05 kg/m3
Stała lepkość: 1.4592 e-6 kg/m*s
Stały wsp. przewodności cieplnej: 2.502E-3 W/m*K
Model obliczeniowy.
Problem można sprowadzić do obliczenia modelu płaskiego ze względu
na symetrię układu. W związku z tym układ zamodelowano za pomocą
elementu FLUID141.
Model składa się z 3168 elementów.
Rysunek 2 przedstawia model złożony z elementów FLUID141, z
zdefiniowanymi warunkami brzegowymi.
■ PREPROCESOR
Nadanie tytułu
(maksymalnie 72 znaki)
Utility Menu: File → Change Title
Ustawienia preferencji
Okno „Preferences” pozwala wybrać pożądaną dziedzinę analizy
(strukturalna, termiczna, mechanika płynów, elektromagnetyczna) oraz
jej typ (metoda h, metoda p).
Main Menu: Preferences
Włącz analizę FlotranCFD
Definiowanie typu elementu i opcji
Main Menu: Preprocessor → Element Type → Add/Edit/Delete
Dodaj typ elementu: Flotran CFD 2D Flotran141
Main Menu:WP Settings...
Wybierz: Grid and Triad
Włączenie siatki:
Main Menu: Work Plane Display Working Plane
Zaznacz: Display Working Plane
Rysowanie
Utworzenie punktów:
Main Menu: Preprocessor → -Modeling- Create → -Keypoints
Create KPs WP
Tworzenie powierzchni:
Main Menu: Preprocessor → -Modeling- Create →Areas
Abbitary
Wskazanie czterech pierwszych punktów
Zrobić dla aby powstały cztery prostokątów
Wyłączyć siatkę:
Main Menu: Work Plane Display Working Plane
Tworzenie siatki sztywnych elementów skończonych
Main Menu: Preprocessor → -Meshing- Mesh → -Areas- Free
Uzyskujemy:
■ SOLVER
Solver jest blokiem, w którym definiuje się obciążenia (siły
skupione, momenty, obciążenia ciągłe, temperatury, prędkości
płynu itp.), odbiera się stopnie swobody (utwierdzanie) i rozwiązuje
się zadanie.
Zadanie temperatury zewnętrznej
Main Menu: Solution → -Loads- Apply →Temperature→ On Lines
Wskazujem dwie zewnętrzne linie( na rys powyższym są pogrubione!)
Przy wlocie i wylocie zadajemy temperature równą 10oC
Robi się to analogicznie jak wyżej
Włączamy
Utility Menu: Plot → Lines
Solution apply fluid/CFD Velocity on lines
Definiowanie wpływającego powietrza
Solution apply fluid/CFD Velocity on lines
Wskazać linie wlotowe i wylotowe
Podobnie zdefiniować 200000 na linii wejścia
Solution Flotarn Set Up Solution options
Solution Flotarn Set Up Fluid Properties
AIR – SI B
Wyświetlenie informacji:
Rozwiązanie problemu
Main Menu: Solution → -Solve- Current LS
Po rozwiązaniu uruchomić jeszcze raz z ustawieniami jak na następnym
rysunku
Tak powinien wyglądać zadani po zadaniu temperatur na ściankach:
Solution apply fluid/CFD Velocity on lines
Wskazać linie wlotowe i wylotowe
Podobnie zdefiniować 200000Pa= 2 bar na linii wejścia
Wyświetlenie rezultatu w postaci graficznej
General Postproc Plot Results Predefired
Wybieramy:
I tem Vector item to be plotted: DOF Solution – Velocity V
General Postproc Plot Results Nodal Soul
Wybieramy:
I tem Comp, I tem Vector item to be Contured: DOF Solution –
Temperature TEMP
Ulity Menu: Plot Ctrls Style Contours
Uniform Contours
Wynik:
Ulity Menu: Plot Ctrls Style Contours
Uniform Contours
W tym oknie zmieniamy:
User Specified na Auto Calculate
Następnie tworzymy graficzne ukazanie zmian ciśnienia:
General Postproc Plot Results Nodal Solu...
W tym oknie wybieramy:
Item, Comp Item to be contured : DOF Solution - Pressure PRES
Następnie tworzymy graficzne ukazanie zmian prędkości strumienia:
General Postproc Plot Results Nodal Solu...
W tym oknie wybieramy:
Item, Comp Item to be contured : DOF Solution - Velocity VX
Wyjście z programu ANSYS
Wychodząc z programu można zapisać kształt geometryczny, wszystkie
zadane parametry i dane rozwiązania zadania.
Utility Menu: File → Exit
PAGE
PAGE 1