проти осі x.
) У розділі «Models» задаємо основні рівняння: «Energy» - On, «Viscous» - Laminar.
) У «Materials» задаємо властивість рідини. Натискаємо кнопку «Create». У вікні задаємо властивості рідини. Натискаємо кнопку «Create».
) У розділі «Cell Zone Conditions» для нашого середовища вибираємо тип «fluid». У «Edit» вибираємо нашу рідину.
Для того щоб, задати обертання моделі ставимо галочку навпроти «Frame motion». Задаємо кутову швидкість в полі «Rotational Velocity».
) У «Boundary Conditions» задаємо граничні умови на наші сторони.
Вимушена конвекція: для цього потрібно вибрати відповідну сторону і перейти по кнопці «Edit». Для зони «Inlet» в полі «Momentum» слід вибрати метод завдання швидкості «Velocity Specification Method» - «Magnitude, Normal to Boundary». Нам потрібно задати відносну швидкість стоку, тому в поле «Reference Frame» вибираємо опцію «Relative to Adjacent Cell Zone». Тепер потрібно задати величину швидкості в «Velocity Magnitude».
Для зони «Outlet» все також, тільки потрібно вибрати абсолютну швидкість в «Reference Frame» - «Absolute».
Вільна конвекція: перейшовши по кнопці «Edit», відкриється вікно, де можна вибрати умова прилипання «No Slip», умова прослизання «Specified Shear», задати тепловий потік «Heat Flux» на відповідних сторонах.
6) У розділі «Reference Value» задаються вихідні величини деяких параметрів: щільність, в'язкість, температура. Так само слід вибрати нашу зону в «Reference Zone».
) У «Solution Methods» вибираємо опції решателя. Вибираємо в «Pressure-Velocity Coupling» схему «Scheme» - «PISO». У «Spatial Discretization» вибираємо для тиску «Pressure» - «Presto!». Це найбільш підходящі опції для нашого течії.
) У «Solution Initialization» вибрати початкове значення температури. Слід натиснути кнопку «Initialize», щоб встановити початковий стан завдання.
) У «Calculation Activities» можна налаштувати експорт даних по ходу рішення задачі, вибрати цікавлять параметри для висновку, вказати директорію для запису.
) У «Run Calculation» можна вибрати адаптивний або фіксований типи кроку, задати розмір кроку, число кроків. Для того щоб запустити рішення потрібно натиснути кнопку «Calculate».
По закінченню рішення з'явиться вікно з повідомленням «Calculation completed».
Отримані дані можна переглянути і обробити в постпроцесорі «CFD-Post», перейшовши File? Export to CFD-Post.
.3 Аналіз чисельної схеми
У рішення нашої завдання використовується сітковий чисельний метод, заснований на дискретній апроксимації рівнянь. Основні вимоги, пропоновані до таких сітковим методам, є, перш за все, забезпечення високої точності (малої чисельної помилки) одержуваних результатів при мінімально необхідному обчислювальному ресурсі.
Тому дуже важливо правильно вибрати параметри рішення задачі, які впливають на точність і тривалість розрахунку даної чисельної моделі. Основним параметром є крок сітки. Нашою метою буде вибір такого кроку сітки, щоб відносна похибка цікавлять нас результатів не перевершувала 1-2%.
Розглянемо модель вимушеної конвекції. Радіус моделі складає 20 см, товщина шару - 20см, радіус області стікання рідини - 2см. На верхній межі втікає рідина зі швидкість. У нижній центральній частині рідина витікає зі швидкістю. Схематично область моделювання зображена на малюнку 19.
Були отримані результати вирішення задачі для сіткових моделей з різними кроками сітки: 0.5 мм, 1 мм, 2 мм, 3 мм. Графік зміни середньої кінетичної енергії з часом, представлений на малюнку 20, показує наскільки відрізняються результати рішення залежно від кроку сітки.
Рис. 20 . Залежність середньої кінетичної енергії від часу
Прийнявши за точне значення кінетичної енергії при кроці сітки 0.5 мм, відносна похибка для кінетичної енергії при різних кроках сітки буде відповідно: 1 мм - 1.2%, 2 мм - 3.2%, 3 мм - 6.6%.
Таким чином, результат, отриманий для моделі з кроком сітки 1 мм, володіє високою точністю, меншим споживанням обчислювальних ресурсів у порівнянні з кроком сітки 0.5 мм і є оптимальним вибором для нашої задачі.
4. Результати рішення задачі вільної конвекції
4.1 Якісний опис формування конвективного течії
Були проведені розрахунки для моделі циліндричного шару рідини з локалізованим нагріванням в центрі. Радіус моделі складає 150 мм, товщина шару - 3...
