Задание свойств рабочего тела

Следующим важным этапом описания расчет­ной модели яв­ляется зад­ние свойств рабочего тела. Этот этап обяза­тельно про­ходится при решении и любой задачи. При решении может быть описано одно или несколько рабочих тел (в случае решения за­дач многофазного течения, сопряжен­ного теплообмена и т.п.)

Задание свойств рабочего тела осуществляется в меню Materi­als (рис.9.9), которое вызывается командой:

ГМ: Define ® Materials.

Рис. 9.9. Меню Materials

По умолчанию в качестве рабочего тела используется воздух с постоянными параметрами.

Программа позволяет работать с двумя типами веществ: твер­дыми (Solid) и жидкостью или газом (Fluid). Выбор типа веще­ства осуществляется в списке Material Type (1 на рис. 9.9).

Программа Fluent содержит достаточно большую базу данных веществ, которые можно использовать в расчетах. Доступ к базе осуществляется нажатием кнопки Fluent Database (2 на рис. 9.9). В окне меню (рис. 9.10) в списке Material Type выбирается тип вещества Fluid/Solid. В зависимости от этого выбора в поле Ma­terials отобразится список доступных веществ. Требуемое ве­ще­ство может быть выбрано как по названию, так и по химиче­ской формуле. Нужное рабочее тело выбирается и копируется в теку­щую расчетную модель нажатием кнопки Copy.

Рис. 9.10. Меню встроенной базы данных рабочих тел во Fluent

Свойства веществ, которых нет в базе данных программы, могут быть записаны в пользовательскую базу данных. Доступ к ней осуществляется с помощью кнопки User-Defined Database (3 на рис. 9.9). После ее нажатия появится окно, запрашивающее имя базы данных. Там следует выбрать имя существующей или новой базы и нажать кнопку ОК. Копирование текущих свойств рабочего тела в базу осуществляется с помощью кнопки Copy Materials from Case (рис. 9.11).

Изменения в пользовательской базе данных материалов осу­ществляется нажатием кнопки Save.

Самую большую часть меню задания свойств рабочих тел за­нимает поле Properties (4 на рис. 9.9). В нем определяются свой­ства рабочего тела и закономерности их изменения в зависимо­сти от параметров потока. Список доступных в этом поле свойств рабочего тела зависит от подключенных физических мо­делей. При решении задач течения жидкостей и газов с мини­мальными допущениями обычно задаются:

Рис. 9.11. Меню пользовательской базы данных материалов

- Density – плотность;

- Ср –изобарная теплоемкость;

- Thermal Conductivity – теплопроводность;

- Viscosity – вязкость;

- Molecular weight – молекулярный вес.

Обратите внимание, что рядом с названием каждого пара­метра в скобках указана размерность, а еще правее список (5 на рис. 9.9), в котором выбираются закономерности изменения свойств рабочего тела от параметров рабочего процесса. Наибо­лее часто используются следующие закономерности:

Constant – параметр не зависит от параметров процесса (ус­тановлен по умолчанию);

Piecewise-linear – кусочно-линейная. Зависимость свойств ра­бочего тела от параметров потока задается в табличном виде меню, изображенном на рис. 9.12. В нем в поле Points вводится число точек зависимости.

Рис 9.12. Меню задания изменения параметра в виде кусочно-линейной функции

Значение параметра потока, чаще всего температуры, и соот­ветствующее ему значение свойства потока вводится в поле Data points для каждой точки.

Piecewise polynomial – зависимость свойства рабочего тела от параметров потока задается в виде полинома n- ой степени y=A₁+A₂х+А₃х²+…+А_nх^n-1. Меню Piecewise polynomial показано на рис. 9.13.

Рис. 9.13. Меню Piecewise polynomial

В этом меню в поле Coefficients отмеченном цифрой 1 вво­дится число коэффициентов A_i. В поле Coefficients отмеченном цифрой 2 вводятся соответствующие значения коэффициентов.

Ideal gas – устанавливает изменение плотности от параметров потока в соответствии с уравнением состояния идеального газа Менделеева- Клайперона.

Sutherland – зависи­мость устанавливает связь вязкости с тем­пературой потока с помощью урав­нения Сатерленда:

, где

S, Т, m₀ – константы зависящие от вещества. Меню Sutherland показано на рис. 9.14.

В этом меню в поле Reference Viscosity вво­дится параметр m₀, в поле Reference Temperature – T, а поле Effec­tive Tempera­ture – S. Для воз­духа ко­эффициенты уравнения Са­терленда за­даны по умолчанию и в корректи­ровке не нужда­ются.

Список описанных в расчетной модели рабо­чих тел показан в списке Fluent Fluid/Solid Materials (6 на рис. 9.9).

Для сохранения изме­нения свойств рабочего тела необходимо обяза­тельно нажать кнопку Change/Create. После за­вершения операции меню необходимо закрыть с по­мощью кнопки Close.