Numerical Modeling of Fluid Flows (BMEGEÁTAM5)

Átírás

1 Numerical Modeling of Fluid Flows (BMEGEÁTAM5)

2 Balázs Farkas farkas [at] ara.bme.hu Rule #1: Whatever you do, do NOT use space and accents in file names!

3 Solving a problem with CFD CAD model (Design Modeler) Mesh generation (Mesher) Solver (FLUENT) Postprocessing (FLUENT/CFD post) WORKBENCH

4 1th labor practice 2D orifice

5 Chapter 1: Geometry modeling

6 Get the Basic construction points

7 Az ANSYS Workbench kezdőképernyője Drag and drop Fluid Flow (Fluent) from the Analysis System group to the project schematic desktop

8 A Design Modeler elindítása Left-click on Analysis Type in Advanced Geom. Options menu and set it to to 2D Double click on Geometry and run Design Modeler

9 A mértékegységek beállítása In Units menu chose mm

10 A munka sík kiálasztása Choose XYplane, Right click and choose the Look at command

11 Az alappontok beolvasása In File menu choose Run Script and run the Java script you previusly downloaded (Orifice.js)!Check if XYplane is selected!

12 Mi a címe ennek a diának? Click on the sketching tab

13 Kényszerek Constraints / Auto constraints / check Cursor

14 Egyenes vonalak berajzolása Use Draw / Line and connect the construction points

15 Körív rajzolása Use Draw/Arc by center draw around the tip of the orifice

16 Kényszerek Use Constraints/Fixed to fixe the dimensions of the centerline

17 Méretezés Specify dimensions by using the Dimension/Semi- Automatic command! With Animate you can check the corresponding geometries

18 Állítható méretek publikálása Publish pipe radius with creating a new Design Parameter (click on the checkbox at the corresponding diemsion), Parameter name : R_pipe

19 Állítható méretek publikálása Publish orifice depth with creating a Design Parameter, Parameter name : S_orifice

20 Állítható méretek publikálása Publish inlet radius (R_inlet)

21 Felület létrehozása 2 3 1)Go back to medeling 2) Choose Sketch1 3) Choose Concept/ Surface from sketches 1

22 Felület létrehozása Choose Operation/ Add frozen

23 Felület létrehozása Choose Generate to generate the surface Close Design Modeler

24 Chapter 2: Mesh generation

25 A Mesher elindítása Save the project under a convinient name (no spaces no accents!) Double click on Mesh

26 Kezdeti háló Choose Mesh from the project tree to check the current mesh

27 A méretek beállítása In the sizing menu change the Max size and Max face size values to 1 mm

28 A méretek beállítása With the Update button update your mesh

29 Sűrítés Right click on Mesh Insert Sizing

30 Sűrítés ) Click the Point Selection tool (green) on the toolbar 2) set the Geometry property of the Sizing control to the innermost (minimum radius) corner point of the orifice.

31 Sűrítés Set the Sphere Radius parameter to m and the Element Size to !

32 Sűrítés Update your mesh

33 Peremfeltételek beállítása 1) Activate the line selection tool 2) Choose the inlet plane 3) Right click/ Create Named Selection 4) Create a name selection called Velocity_inlet

34 Peremfeltételek beállítása 1 2 Create the folloving named selctions by selecting the appropriate line 1) Axis 2) Pressure_outlet Update the mesh

35 Chapter 3&4: Fluent

36 A FLUENT elindítása Double click on Setup and run Fluent

37 A FLUENT elindítása Chose OK

38 Alapbeállítások 1 2 General menu - Check the mesh (Check) - Set the axisymmetric model Problem

39 Fizikai modellek 1 2 In the Model menu - Choose the Viscosus model

40 Turbulencia modell 1 2 Set model to Realizable k-e

41 Anyagjellemzők Check Materials Menu (leave the default values) 2

42 Folyadék zónák A Cell zones menu (leave the defaults) 2

43 Peremfeltételek A Boundary Condition pontban megtaláljátok a named selection-ként beállított perem felületeket 1) A Type on belül változtathatjátok a peremfeltétel típusát 2) Válasszátok ki a Velocity_inletet 3) Állítsatok be 10 m/s egyenletes belépő sebességet

44 Peremfeltételek A belépő turbulencia jellemzőkét is definiálni kell: - állítsatok be 10%-os turbulencia intenzitást és 0.01 m-es hidraulikai átmérőt

45 Peremfeltételek A kilépésnél a nyomást írjuk elő (pressure outlet) - Itt is lehet állítani pl. a visszaáramlás turbulencia jellemzőit

46 Peremfeltételek A falakon is sok hasznos dolgot írhatunk elő, pl: mozgást (moving wall utána meg lehet adni a sebesség komponenseket), nyírási jellemzőket (no slip tapadás törvénye, specified shear előírhatjuk a nyíró feszültséget, 0 nyírás megfelel a az áramlás szempontjából szimmetria peremfeltételnek), érdességi jellemzőket, több fázisú áramlás esetén a fallal érintkező részecskék viselkedését...

47 Differencia sémák Solution Methods Chose Seconder order disc. schemes

48 Relaxációs faktorok Check Solution control menu (leave defaults)

49 Konvergencia figyelése Double click on Monitors menu/residuals

50 Konvergencia figyelése Change convergence criteria from absolute to none

51 Konvergencia figyelése Add a new surface monitor (Create)

52 Konvergencia figyelése To monitor the wall shear stress on the solid boundaries 1) Type: Area weighted average 2) Variable: Wall fluxes/wall shear stress 3) Surfaces: wall-surface _body 4) Check the Plot option

53 Inicializáció Choose Solution Initialization/ Hybrid Initialization

54 Futtatás ) With graphic window layout split the graphical surface into two 2) Go to the Run Calculation menu 3) Set the Number of iterations: ) Hit Calculate

55 Kész

56 Szintvonalas ábrázolás With Graphics and animation/contours menu check the static pressure distribution In the options menu check Filled

57 Áramvonalak 3 With Graphics/Pathlines draw pathlines

58 Nyomáseloszlás 3 With Plot/ XY plot check the pressure distribution along the solid walls and the axis

59 Kimeneti paraméter definiálása Look up the Report/Surface Integrals menu

60 Kimeneti paraméter definiálása 3 Publish the Area-Weighted average Static pressure by saving Output Parameter Run One more iteration step and close Fluent

61 Paraméteres futtatás Double click on parameters

62 Paraméteres futtatás Állítsatok be két számítási pontot Rperem= 1.5 mm és 2 mm sugárral Futtassátok le őket

63 Bruce Willis