Граничные и начальные условия

Построение трехмерной объемной модели конструкции.

Построение модели проводим в следующем порядке:

1) Выбор одной из базовых плоскостей (фронтальной) для создания плоского эскиза модели.

2) Создание образующего замкнутого контура основания модели.

3) Создание образующего контура рабочей поверхности модели.

4) Создание образующих контуров отверстий модели.

5) Выталкивание образующего контура основания модели в обоих направлениях с целью получения твердотельной модели основания.

6) Выталкивание образующего контура рабочей поверхности в обоих направлениях с целью получения твердотельной модели рабочей поверхности.

7) Вращение образующих контуров отверстий путем их «вычитания» из основного материала.

Задание термических параметров материалов

При проведении тепловых расчетов для каждого из элементов расчетной модели должны быть заданы необходимые термические свойства. К таковым относятся коэффициент температурного расширения [1/К], удельная теплоемкость [Дж/(кг·ºC)] и коэффициент теплопроводности [Вт/(м·ºC)]. Величины этих параметров могут быть заданы как постоянные значения, в виде графиков, таблиц или описаны через соответствующие функции. При этом в качестве доступного независимого аргумента выступает температура.

Задание значений термических свойств может быть осуществлено:

- из диалогового окна Свойства через пиктограмму Материалы;

- в дереве Объекты выбором пункта Материалы, где находим необходимый материал и нажимаем в контекстном меню кнопку Изменить / или, вызвав контекстное меню в пункте Материалы, нажимаем кнопку Добавить.

В диалоговом окне Материал создать новый материал (кнопка Добавить…), так и отредактировать существующий (кнопка Изменить…), любой из ранее созданных материалов можно выбрать из списка в диалоговом окне Материал, в котором представлены имена всех существующих в проекте материалов. После нажатия кнопки Добавить… или кнопки Изменить… откроется диалоговое окно Выбор свойств материала, в котором находятся Текущие и Доступные свойства материала. Перенеся набор свойств Термический материал в Текущие свойства появится диалог Пара-метры материала. В появившемся диалоговом окне Параметры материала задаются свойства изотропного термического материала (рисунок 1).

Рисунок 1

Свойства материала могут быть заданы в виде постоянного значения, графика, таблицы или функции переменных в зависимости от типа постановки задачи.

На диалоге имеется CheckBox Анизотропный материал при нажатии на который в диалоге появятся два новых свойства (рисунок 2 и 3). Теплопроводность в направлении Y и Теплопроводность в направлении Z, свойство Теплопроводность смениться на Теплопроводность в направлении X.

Рисунок 2

Рисунок 3

Термические свойства материала становятся доступным для задания или редактирования с использованием дерева панели Объекты и панели Свойства.

Граничные и начальные условия

Для моделирования задач теплового расчета пользователю доступны следующие виды начальных и граничных условий:

– Температура в начальный момент времени включает режим задания НУ в виде температуры на весь конечный элемент. Данный тип НУ возможно задать на все типы конечных элементов. Учитывается только в нестационарном расчете.

– Температура включает режим задания ГУ в виде температуры на весь конечный элемент. Данный тип ГУ возможно задать на все типы конечных элементов.

– Тепловой поток включает режим задания ГУ в виде теплового потока (мощности) на весь конечный элемент. Данный тип ГУ возможно задать на все типы конечных элементов.

– Объемный источник тепла включает режим задания ГУ в виде теплового потока (мощности) распределенного по всему объему конечного элемента. Данный тип ГУ возможно задать только на стержневые, оболочечные и объемные элементы.

– Тепловая точечная масса включает режим задания ГУ в виде добавочной теплоемкости в узле. Данный тип ГУ возможно задать только на узлы. Учитывается только в нестационарном расчете.

– Скорость потока включает режим задания ГУ в виде скорости потока среды на весь конечный элемент. Данный тип ГУ возможно задать только на объемные элементы.

При задании скорости потока необходимо, чтобы выполнялось условие – число Пекле для элемента должно быть меньше 1:

где ρ – плотность; v – модуль скорости потока ; – характерный размер элемента в направлении потока; c_p – удельная изобарная теплоемкость; – эквива- лентный коэффициент теплопроводности в направлении потока жидкости, в противном случае результаты расчета могут быть физически неадекватными.

– Температура в начальный момент времени на поверхности включает режим задания НУ в виде температуры на поверхность конечного элемента. Данный тип НУ возможно задать только на стержневые, оболочечные и объемные элементы.

– Температура на поверхности включает режим задания ГУ в виде температуры на поверхность конечного элемента. Данный тип ГУ возможно задать только на стержневые, оболочечные и объемные элементы.

– Тепловой поток на поверхности включает режим задания ГУ в виде теплового потока распределенного на поверхности конечного элемента. Данный тип ГУ возможно задать только на стержневые, оболочечные и объемные элементы.

– Конвекция включает режим задания ГУ в виде конвективного теплообмена на поверхности конечного элемента. Данный тип ГУ возможно задать только на стержневые, оболочечные и объемные элементы.

Конвективный теплообмен на поверхности (в каждой точке поверхности) конечного элемента описывается уравнением:

где – коэффициент теплоотдачи в точке на поверхности элемента; T – температура в точке на поверхности элемента; T0 – температура окружающей среды окрестности точки на поверхности элемента, q conv – тепловой поток в точке на поверхности элемента при конвективном теплообмене;

– Излучение включает режим задания ГУ в виде теплообмена излучением на поверхности конечного элемента. Данный тип ГУ возможно задать только на стержневые, оболочечные и объемные элементы.

Теплообмен излучением на поверхности (в каждой точке поверхности) конечного элемента описывается уравнением:

где – постоянная Стефана – Больцмана; – степень черноты в точке на по- верхности тела; T – температура в точке на поверхности элемента; T0 – температура окружающей среды окрестности точки на поверхности элемента, q rad – тепловой поток в точке на поверхности элемента при теплообмене из- лучением.

Сведения о данных объектах приведены в таблице 2.

Наименование	Тип	Единицы измерения	Объекты приложения	Способы задания	Доступные независимые переменные
Температура в начальный момент времени**	Скалярный	[K]	Узлы Стержни Пластины Объемные элементы	Постоянное значение График Таблица Функция	Координата X Координата Y Координата Z
Температура	Скалярный	[K]	Узлы Стержни Пластины Объемные элементы	Постоянное значение График Таблица Функция	Координата X Координата Y Координата Z
Тепловой поток	Скалярный	[Вт]	Узлы Стержни Пластины Объемные элементы	Постоянное значение График Таблица Функция	Координата X Координата Y Координата Z Температура Время*
Объемный источник тепла	Скалярный	[Вт/м³]	Стержни Пластины Объемные элементы	Постоянное значение График Таблица Функция	Координата X Координата Y Координата Z Температура Время*
Тепловая точечная масса**	Скалярный	[Дж/К]	Узлы	Постоянное значение График Таблица Функция	Координата X Координата Y Координата Z Температура Время*
Скорость потока	Векторный	[м/с]	Объемные элементы	Постоянное значение График Таблица Функция	Координата X Координата Y Координата Z Температура Время*
Температура в начальный момент времени на поверхности	Скалярный	[K]	Стержни Пластины Объемные элементы	Постоянное значение График Таблица Функция	Координата X Координата Y Координата Z
Температура на поверхности	Скалярный	[K]	Стержни Пластины Объемные элементы	Постоянное значение График Таблица Функция	Координата X Координата Y Координата Z Время*
Тепловой поток на поверхности	Скалярный	[Вт/м²]	Стержни Пластины Объемные элементы	Постоянное значение График Таблица Функция	Координата X Координата Y Координата Z Температура Время*
Коэффициент теплоотдачи (конвективный теплообмен) на поверхности	Скалярный	[Вт/(м²·К)]	Стержни Пластины Объемные элементы	Постоянное значение График Таблица Функция	Координата X Координата Y Координата Z Температура Время*
Коэффициент теплоотдачи (теплообмен излучением) на поверхности	Скалярный	[Вт/(м²·К)]	Стержни Пластины Объемные элементы	Постоянное значение График Таблица Функция	Координата X Координата Y Координата Z Температура Время*

* – для стационарного расчета значение параметра равняется нулю.

** – для стационарного расчета данные ГУ/НУ не учитываются.

Дата добавления: 2021-12-10; просмотров: 25; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

12 3 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!