Isbn 5-7883-0376-1

Учебное пособие содержит основные сведения об исследовании гид­рогазодинамических течений с помощью универсального программного комплекса Fluent. В нем рассмотрены основные вопросы построения расчетных моделей, задания граничных условий, решения и визуализа­ции полу­ченных результатов, даны рекомендации позволяющие полу­чать реше­ния максимально приближенные к реальным процессам.

Пособие разработано на кафедрах теории двигателей летательных аппаратов и теплотехники СГАУ и предназначено для студентов, обу­чающихся по курсам «Механика жидкостей и газов», «Теория, расчет и проектирование авиационных двигателей и энергетических установок», «Теория авиационных двигате­лей», «Агрегаты наддува двигателей».

УДК 629.7.036.001 (075.8)

ББК 27.5.14.4

© Самарский государственный

аэрокосмический университет, 2007

ISBN 5-7883-0376-1

Оглавление

5. Основные принципы построения конечноэлементной сетки в программе Gambit 7

5.1. Основные подходы к разбиению расчетной области на конечные элементы.. 7

5.2. Разбиение на конечные элементы расчетной области в программе Gambit 10

5.2.1. Разбиение линий на конечные элементы.. 15

5.2.2. Разбиение поверхностей на конечные элементы.. 18

5.2.3. Разбиение объемов на конечные элементы.. 20

5.2.4. Связанное разбиение элементов геометрии. 22

5.2.5. Удаление сеток. 25

5.3. Структурное разбиение пристеночных областей. 25

5.4. Сгущение конечноэлементной сетки с помощью размерной функции (Size Function) 31

5.5. Оценка качества сетки. 35

5.6. Построение структурированной конечноэлементной сетки. 39

5.6.1. Построение структурной сетки по схеме Map. 43

5.6.2. Построение структурной сетки по схеме Submap. 45

5.6.3. Построение структурной сетки по схеме Tri-primitive. 46

5.6.4. Построение структурной сетки по схеме Wedge. 47

5.6.5. Построение объемной структурной сетки по схеме Cooper 47

5.6.6. Стратегия построения структурной сетки на расчетных моделях сложной формы. Декомпозиция элементов. 50

6. Описание граничных условий в программе Gambit 57

7. Импорт и экспорт геометрии и расчетных сеток из CAD/CAE программ.. 61

7.1. Импорт геометрии и расчетных моделей в программу Gambit 61

7.2. Экспорт расчетных сеток и геометрии. 64

8. Общие сведения о работе в программе Fluent 65

8.1. Главное меню программы Fluent 66

8.2. Работа с моделями: загрузка, запись, импорт и т.д. 69

9. Основные этапы подготовки расчетной модели. 74

9.1. Проверка качества конечноэлементной сетки. 74

9.2. Масштабирование расчетной сетки. 75

9.3. Просмотр конечноэлементной сетки. 75

9.4. Другие операции с расчетной сеткой. 77

9.5. Выбор типа решателя, постановки задачи. 79

9.6. Учет в расчете уравнения энергии. 81

9.7. Задание справочного давления. 82

9.8. Задание свойств рабочего тела. 83

10. Задание граничных условий в программе Fluent 88

10.1. Задание граничного условия «полное давление на входе» (Pressure inlet) 90

10.2. Задание граничного условия «массовый расход на входе» (Mass flow inlet) 93

10.3. Задание граничного условия «статическое давление на выходе» (Pressure outlet) 94

10.4. Задание граничного условия Outflow.. 95

10.5. Задание периодического условия. 96

10.6. Задание граничного условия «стенки» (Wall) 97

10.7. Ввод граничных условий в разных размерностях. 99

10.8. Копирование граничных условий с одной модели на другую.. 100

10.9. Описание свойств области течения. 101

11. Моделирование турбулентности. 103

11.1. Определение наилучшей модели турбулентности. 103

11.2. Общие сведения о турбулентности. 103

11.3. История создания моделей турбулентности и их классификация. 106

11.4. Основные свойства турбулентных течений. 109

11.5. Определяющие уравнения. 111

11.6. Описание моделей турбулентности. 112

11.6.1. Алгебраические модели и модели с одним уравнением.. 112

11.6.2. Модели с двумя уравнениями. 114

11.6.3. Модели напряжений Рейнольдса (модели замыкания второго порядка) 116

11.6.4. Прямое численное моделирование. 119

11.6.5. Модели крупного вихра (LES модели) 119

11.6. Рекомендации по выбору моделей турбулентности. 120

11.7. Задние моделей турбулентности в программе Fluent 125

11.8. Пристеночные функции. 126

11.9. Задание дополнительных граничных условий для турбулентности. 130

12. Настройка решателя и решение в программе Fluent 133

12.1. Установка параметров счета. 133

12.2. Отображения процесса решения и критерии сходимости. 139

12.3. Установка начальных значений параметров. 144

12.4. Запуск решения. 145

12.5. Проверка баланса расходов. 147

13. Визуализация результатов расчета. 149

13.1. Построение поверхностей, линий и точек на которых будут отображаться результаты расчета 149

13.1.1. Построение вспомогательной точки. 150

13.1.2. Построение вспомогательной линии. 150

13.1.3. Построение вспомогательной поверхности. 151

13.1.4. Построение вспомогательной изоповерхности. 152

13.1.5. Построение вспомогательной геометрии копированием.. 154

13.1.6. Редактирование списка вспомогательной геометрии. 155

13.2. Визуализация полей распределения параметров в расчетной области. 155

13.3. Визуализация векторов скорости. 158

13.4. Построение линий тока. 160

13.5. Определение среднеинтегральных значений параметра. 161

13.6. Построение графиков изменения параметров. 162

13.7. Отображение периодических и симметричных элементов. 166

13.8. Отображение пользовательских параметров. 168

13.9. Настройка параметров графического окна. 169

14. Моделирование течения через подвижные элементы.. 173

14.1. Моделирование течения через подвижные элементы с помощью подхода Single Reference Frame 174

14.2. Моделирование течения через подвижные элементы с помощью подхода Multiple Reference Frame 180

14.3. Моделирование течения через подвижные элементы с помощью подхода Mixing Plane 182

14.4. Моделирование течения через подвижные элементы с помощью подхода Sliding Mash 186

14.5. Стратегия получения решения моделировании течения через подвижные элементы 191

Список использованных источников. 192

Приложение 1. 195

5. Основные принципы построения конечноэлементной сетки в программе Gambit