Задание Граничных условий (ГУ)
Лабораторная работа №3
Оглавление
Постановка задачи. 2
Расчетная область. 2
Общие установки. Свойства. 3
Задание физической модели. 3
Задание Начальных условий (НУ) 4
Задание Подвижного тела. 5
Задание Граничных условий (ГУ) 7
Начальная расчетная сетка. 9
Адаптация расчетной сетки. 10
Задание параметров расчета. Шаг по времени. 10
Отображение результатов. 11
Поверхность жидкости. 11
Распределение давления. 11
Постановка задачи
Моделируется движение лодки в воде.
Задача состоит в моделировании с помощью пакета FlowVision волн на поверхности воды, возникающих при движении лодки с заданной скоростью.
| Размеры области | = 52x25x24 | [мхмxм] | ||
| Параметры тела | ||||
| Масса | m | = 968 | [кг] | |
| Параметры воды: | ||||
| Плотность | ρ | = 1000 | [кг м-3] | |
| Вязкость | μ | = 0.001 | [кг м-1 с-1] | |
| Входная скорость | Vin | = 4 | [м с-1] | |
| Геометрия | Boat_Domain.wrl | |||
Расчетная область
Для моделирования внешнего обтекания необходимо создать геометрию, представляющую собой область течения вокруг обтекаемого тела. Такая расчетная область уже подготовлена и находится в файле Boat_Domain.wrl .
Общие установки. Свойства
Во вкладке Препроцессор в окне Свойств элемента Общие установки:
Добавьте гидростатический Слой и задайте следующие параметры:
| Вектор гравитации | |||
| X | = 0 | [м с-2] | |
| Y | = 0 | [м с-2] | |
| Z | = -9.8 | [м с-2] | |
| g-Точка | |||
| X | = 0 | [м] | |
| Y | = 0 | [м] | |
| Z | = 0 | [м] | |
| Слой | |||
| g-Толщина | = 12 | [м] | |
| g-Плотность | = 1000 | [кг м-3] | |
Задание физической модели
Во вкладке Препроцессор в контекстном меню папки Вещества выберите Создать
В окне Свойств у Вещества #0 в поле Агрегатное состояние задайте Жидкость.
В папке Вещество #0 в перечне физических свойств вещества следует задать:
| Молярная масса | |||
| Значение | = 0.018 | [кгмоль-1] | |
| Плотность | |||
| Значение | = 100 | [кгм-3] | |
| Вязкость | |||
| Значение | = 0.001 | [кг м-1 с-1] | |
| Удельная теплоемкость | |||
| Значение | = 4217 | [Джкг-1К-1] | |
Остальные параметры не понадобятся, поэтому их можно оставить по умолчанию равными 0.
Чтобы задать фазу, выполните следующие действия:
В контекстном меню папки Фазы выбрать пункт Создать сплошную.
В Фазе #0 в папке Вещества загрузить предварительно созданное вещество. В контекстном меню папки Вещества выбрать из списка Вещество #0 и добавить его в фазу.
В папке Физические процессы в окне свойств нужно выбрать моделируемые процессы. В данной задаче потребуются физические процессы:
· Движение = Модель Навье-Стокса
· Турбулентность = KES
Создайте сплошную Фазу #1
Чтобы задать Модель, выберите в контекстном меню папки Модели команду Создать:
После этого появится папка Модель #0 и вложенные в нее папки Фазы и Взаимодействие фаз. Добавьте Фазу #0 и Фазу #1 в подпапку Модель #0 > Фазы.
Задание Начальных условий (НУ)
В папке Модели > Модель #0 > Нач. данные > Нач. данные #0 задайте
| Скорость (Фаза #0) | ||||
| Значение | ||||
| X | = 4 | [м с-1] | ||
| Y | = 0 | [м с-1] | ||
| Z | = 0 | [м с-1] | ||
| Пульсации (Фаза #0) | ||||
| Значение | = 0.01 | |||
| Масштаб турбулентности (Фаза #0) | ||||
| Значение | = 0.01 | [м] | ||
| VOF (Фаза #0) | ||||
| Значение | = 1 | |||
В папке Объекты:
• создайте Параллелепипед #0.
• в окне свойств Параллелепипеда #0 задайте:
| Расположение | ||||
| Опорная точка | ||||
| X | = 0 | [м] | ||
| Y | = -12.5 | [м] | ||
| Z | = -6 | [м] | ||
| Размер | ||||
| X | = 52 | [м] | ||
| Y | = 24.999 | [м] | ||
| Z | = 12 | [м] | ||
Задание Подвижного тела
Создайте Подвижное тело:
· Загрузите геометрию импортированного объекта из файла Boat_Body.wrl.
· В папке Подобласть #0 > Модификаторы создайте Подвижное тело на Импортированном объекте #0.
Задайте в окне свойств элемента Подвижное тело:
| Массовые характеристики | ||||
| Масса | = 968 | [кг] | ||
| Центр инерции | ||||
| X | = 3.856 | [м] | ||
| Y | = 0 | [м] | ||
| Z | = -0.12 | [м] | ||
| Момент инерции0 | ||||
| X | = 304 | [кг м2] | ||
| Y | = 0 | [кг м2] | ||
| Z | = 0 | [кг м2] | ||
| Момент инерции1 | ||||
| X | = 0 | [кг м2] | ||
| Y | = 6025 | [кг м2] | ||
| Z | = 0 | [кг м2] | ||
| Момент инерции2 | ||||
| X | = 0 | [кг м2] | ||
| Y | = 0 | [кг м2] | ||
| Z | = 6080 | [кг м2] | ||
| Поступательное движение | ||||
| ВремяСил [c] | ||||
| X | = 0 | [c] | ||
| Y | = 0 | [c] | ||
| Z | = 0 | [c] | ||
| ГидроСила [Н] | ||||
| X | = Нет | |||
| Y | = Нет | |||
| Z | = Да | |||
| Вращение | ||||
| ВремяМоментов [c] | ||||
| X | = 0 | [c] | ||
| Y | = 0 | [c] | ||
| Z | = 0 | [c] | ||
| ГидроМомент [Н*м] | ||||
| X | = Нет | |||
| Y | = Да | |||
| Z | = Нет | |||
| Начальное положение | ||||
| Опорная точка | ||||
| X | = 0 | [м] | ||
| Y | = 0 | [м] | ||
| Z | = 0 | [м] | ||
| Задание поворота | Матрицей поворота | |||
| Ось X | ||||
| X | = -1 | |||
| Y | = 0 | |||
| Z | = 0 | |||
| Ось Y | ||||
| X | = 0 | |||
| Y | = -1 | |||
| Z | = 0 | |||
| FSI | ||||
| Искусственная сжимаемость | = Да | |||
| Податливость | = 0.0001 | [м Па-1] | ||
| Мобильность | = 0.05 | [м2 кг-1] | ||
В окне свойств Подвижного тела нажмите на экранную кнопку Операции > Поместить в начальное положение.
Задание Граничных условий (ГУ)
Прежде чем задавать граничные условия, необходимо указать модель для расчетной подобласти. Задайте в окне свойств Подобласти #0:
· Модель = Модель #0
Задайте следующие параметры в окнах Свойств граничных условий:
| Граница 1 |
| |||||
| Тип |
| = Вход/Выход | ||||
| Переменные |
| |||||
| Скорость (Фаза #0) | = Нормальная массовая скорость | |||||
| Значение | = 4000 | [кг м-2 с-1] | ||||
| ТурбЭнергия (Фаза #0) | = Пульсации | |||||
| Значение | = 0.01 | |||||
| ТурбДиссипация (Фаза #0) | = Масштаб турбулентности | |||||
| Значение | = 0.01 | [м] | ||||
| VOF (Фаза #0) | = Значение | |||||
| Значение | = 1 | |||||
| Граница 2 | ||||||
| Тип |
| = Вход/Выход | ||||
| Переменные | ||||||
| Скорость (Фаза #0) | = Нормальная массовая скорость | [кг м-2 с-1] | ||||
| Значение | = 4000 | |||||
| ТурбЭнергия (Фаза #0) | = Пульсации | |||||
| Значение | = 0.01 | |||||
| ТурбДиссипация (Фаза #0) | = Масштаб турбулентности | |||||
| Значение | = 0.01 | [м] | ||||
| VOF (Фаза #0) | = Нулевой градиент | |||||
| Граница 3 |
| |||||
| Тип |
| = Симметрия | ||||
| Переменные |
| |||||
| Скорость (Фаза #0) | = Проскальзывание | |||||
| ТурбЭнергия (Фаза #0) | = Симметрия | |||||
| ТурбДиссипация (Фаза #0) | = Симметрия | |||||
| VOF (Фаза #0) | = Симметрия | |||||
| Граница 4 |
| |||||
| Тип |
| = Свободный Выход | ||||
| Переменные |
| |||||
| Скорость (Фаза #0) | = Давление | |||||
| Значение | = 0 | [Па] | ||||
| ТурбЭнергия (Фаза #0) | = Пульсации | |||||
| Значение | = 0.01 | |||||
| ТурбДиссипация (Фаза #0) | = Масштаб турбулентности | |||||
| Значение | = 0.01 | [м] | ||||
| VOF (Фаза #0) | = Нулевой градиент | |||||
| Граница 5 | |||
| Тип | = Стенка | ||
| Переменные | |||
| Скорость (Фаза #0) | = Логарифмический закон | ||
| ТурбЭнергия (Фаза #0) | = Значение в ячейке рядом со стенкой | ||
| ТурбДиссипация (Фаза #0) | = Значение в ячейке рядом со стенкой | ||
| VOF (Фаза #0) | = Симметрия | ||
В Подобласти #0:
В окне свойств элемента Начальные условия > Нач.условия #0 задайте:
· Объект = Параллелепипед #0
· Нач. данные = Нач. данные #0
Начальная расчетная сетка
Для корректного решения данной задачи нам необходимо разрешить расчетной сеткой свободную поверхность и пространство около борта лодки.
Область над лодкой и вдалеке от лодки разрешать нет необходимости. Значительное удаление границ расчетной области от лодки необходимо лишь для снижения влияния граничных условий на решение около лодки.
В такой ситуации желательно сгустить начальную сетку у свободной поверхности (по оси OZ). По оси OY сгустить у поверхности лодки и плавно увеличивать размер ячеек при удалении от лодки более чем на полторы ширины лодки. По оси OX целесообразно разрешить нос и корму лодки, где происходит интенсивное волнообразование. А вот вдоль лодки, между носом и кормой, ячейки можно слегка вытянуть, т.к. обводы судна на этом участке равномерные и векторы скорости буду иметь направление, параллельное вытянутым граням сетки, в таком случае вытянутые ячейки не будут вносить существенных искажений в результаты моделирования.
Пользуясь Редактором начальной сетки, постройте сетку, аналогичную приведенной на рисунках ниже. Не забудьте нажать Применить после завершения работы с вкладкой Начальная сетка.
Адаптация расчетной сетки
Задайте адаптацию по поверхности лодки.
В контекстном меню элемента Расчетная сетка > Адаптация > Адаптация #0 > Объекты выберите команду Добавить/убрать Объекты и в открывшемся диалоговом окне Добавьте граничное условие, соответствующее поверхности лодки в Выбранные и нажмите OK:
В окне Свойств элемента Адаптация > Адаптация #0 задайте:
| Включить | = Да | |
| Макс. уровень N | = 1 | |
| Слои | ||
| Слоев уровня N | = 4 | |
Настройте слияние ранее адаптированных ячеек:
Создайте элемент Расчетная сетка > Адаптация > Адаптация #1.
Добавьте геометрический объект Пространство в подпапку Расчетная сетка > Адаптация > Адаптация #1 > Объекты..
В свойствах Адаптации #1 задайте:
| Включить | = Да |
| Макс. уровень N | = 0 |
| Разбить/Слить | = Слить |
Дата добавления: 2022-12-03; просмотров: 41; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!