ĆWICZENIE NR 2

Tworzenie siatki obliczeniowej

Nielepki przepływ ściśliwy wokół pocisku Ponieważ obszar obliczeniowy nie posiada prostej geometrii, dlatego należy użyć siatki niestrukturalnej, trójkątnej.

Opis problemu:

Zadanie stanowi wyznaczenie przepływu wokół typowego 1. Z panelu OPERATION wybrać przycisk MESH , na-pocisku karabinowego 7,62x39 dla prędkości wylotowej stępnie siatkowanie linii . Otworzy się okno MESH

720 m/s, co odpowiada liczbie Macha Ma=2,2 w powietrzu EDGES. Siatkowania krawędzi dokonać następująco: o temperaturze T=300K.

a) łuk 3-4-5 oraz odcinki proste 5-6 i 6-7 podzielić równomiernie, wielkość podziałów ( interval size) ma wynosić 0,5.

b) Odcinki poste 1-2, 1-9 oraz 8-9 podzielić równomiernie, z wielkością podziału ( interval size) =30.

c) Odcinek 2-3 podzielić na 30 przedziałów ( interval co-unt) z zagęszczeniem do prawej strony, parametr zagęsz-czenia =1,15, w razie zgęszczania przez Gambita w od-wrotna stronę, użyć przycisku odwracania INVERT .

d) Odcinek 7-8 podzielić na 50 przedziałów z zagęszczeniem 1,1 w kierunku na lewo.

Węzły utworzone na liniach powinny wyglądać następują-

co:

Wygląd obszaru obliczeniowego

Nr pktu Współrzędna X Współrzę dna Y

Węzły na krawędziach modelu

1 -200 200

2 -200 0

3 0 0

4 20 3,5

5 29 3,81

Węzły w okolicach pocisku (powiększenie)

6 39 3,81

7 39 0

2. Aby stworzyć siatkę dla powierzchni, nalepy wybrać 8 500 0

opcje FACES z panelu MESH, następnie opcje MESH

9 500 200

FACES . W oknie MESH FACES w polu tekstowym

FACES wybrać jedyna powierzchnie w dowolny, znany Utworzenie geometrii modelu liczeniowego

już sposób.

Uruchomić Gambita, rozpocząć nowa sesje o nazwie po-Elementy ELEMENTS zmienić na trójkątne TRI, sposób cisk.

tworzenia siatki TYPE zmieni się na PAVE. Rozpocząć siatkowanie poprzez APPLY. Gotowa siatka powinna wy-1. Z panelu OPERATION wybrać opcje GEOMETRY a

glądać następująco:

następnie opcje tworzenia punktów VERTEX . W oknie CREATE REAL VERTEX stworzyć kolejno 9 punktów, poprzez wpisanie ich współrzędnych i potwierdzeniem przyciskiem APPLY.

2. Z panelu OPERATION GOMETRY wybrać przycisk

tworzenia krawędzi EDGE Wybrać opcje CREATE

EDGE. Połączyć odcinkami następujące punkty: 1 z 2, 2 z Gotowa siatka niestrukturalna (trójkątna)

3, 5 z 6, 6 z 7, 7 z 8, 8 z 9, 9 z 1. Zmienić przycisk CREATE EDGE

Model obliczeniowy

ze STRAIGHT na ARC (łuk) (użyć prawego przycisku myszy). Zmienić metodę tworzenia łuku na trójpunktowa .

1. Wybrać solver FLUENT 5/6

Połączyć łukiem punkty 3, 4 i 5.

3. W panelu OPERATION wybrać tworzenie geometrii 2. Wybrać z panelu OPERATION przycisk ZONES a na-GEOMETRY, wybrać przycisk tworzenia powierzchni stępnie tworzenie warunków brzegowych SPECIFY

FACE , następnie wybrać tworzenie powierzchni z krawę-

BOUNDARY TYPES .

dzi WIREFRAME. Zaznaczyć wszystkie krawędzie i utworzyć powierzchnię.

Zadać następujące warunki brzegowe o następujących W ten sposób model geometryczny został utworzony.

nazwach na następujących krawędziach ( edges):

krawędzie 2-3, 7-8 os_symetrii AXIS

- temperatura bezwzględna (Temperature) = 300 K = 27oC

krawędzie 3-4-5, 5-6 pocisk WALL

krawędź 6-7 denko_pocisku WALL

Rozpoczęcie obliczeń:

krawędzie 1-2, 1-9, 8-9 pole_przeplywu PRESSURE

Zbieżność procesu iteracyjnego obserwować będziemy FAR_FIELD

poprzez śledzenie wartości oporu pocisku. Wartości sił

aerodynamicznych są bardzo dobrym (często lepszym niż

3. Wybrać tworzenie typu ośrodka SPECIFY

rezyduły) wskaźnikiem zbieżności.

CONTINUUM TYPES, stworzyć ośrodek o nazwie „po-SOLVE

MONITOR

FORCE

wietrze” i typu FLUID na jedynej powierzchni modelu W oknie FORCE MONITORS zaznaczyć w ramce

( face).

OPTIONS wypisywanie PRINT i wykreślanie PLOT, w ramce WALL ZONES zaznaczyć nazwy brzegu typu ścia-Model obliczeniowy jest gotowy. Należy wyeksportować na: "denko_pocisku" oraz "pocisk", w ramce FORCE

siatkę dwuwymiarową (zaznaczyć EXPORT 2D MESH) -

VECTOR nie wprowadzać żadnych zmian, gdyż ustawio-FILE EXPORT

MESH

no domyślnie dodatni kierunek osi X, nazwę pliku z historią zbieżności oporu pocisku zmienić z "cd-history" na "cx-Obliczenia przepływowe w programie FLUENT

historia". Potwierdzić APPLY i CLOSE.

Uruchomić Fluenta w wersji dwuwymiarowej o podwójnej precyzji obliczeń 2ddp, wczytać utworzony w Gambicie Fluent w każdej iteracji będzie wyliczał i podawał wartość plik z siatka obliczeniowa, sprawdzić poprawność siatki, współczynnika oporu Cx ( drag coefficient Cd). Do po-przeskalować do milimetrów.

prawnego wyznaczenia tego współczynnika potrzeba na-stępujących wartości:

Ustawienia solvera przepływowego:

Cx = 2Fx/(ρV2Sref)

sprzężony ( coupled),

gdzie: Fx - siła oporu [N]

niejawny ( implicit),

Sref - pole powierzchni odniesienia (referencyjnej) [m2]

osiowosymetryczny ( axisymmetric)

ρQ- gęstość (masa właściwa) [kg]

ustalony ( steady)

V∞Q- moduł prędkości w nieskończoności [m/s]

Ustawienie płynu nielepkiego:

Wszystkie wielkości we wzorze na Cx mogą być wyzna-DEFINE

MODEL

VISCOUS

czone przez Fluenta, za wyjątkiem pola powierzchni od-Zmienić na nielepki INVISCID.

niesienia Sref oraz prędkości w nieskończoności V∞. Na-leży Fluentowi podać te wartości:

Ustawienie płynu ściśliwego:

REPORT

REFERENCE VALUES

DEFINE

MATERIALS

w oknie REFERENCE VALUES podać:

w oknie MATERIALS pozostawić powietrze ( air), w ram-pole pow. odniesienia AREA = 0,00001239645 [m2]

ce własności PROPERITIES zmienić zachowanie się gę-

wartość prędkości odniesienia VELOCITY = 720 [m/s]

stości DENSITY ze stałego CONSTANT na opisane mo-delem gazu doskonałego IDEAL GAS. Potwierdzić przyci-Zainicjalizować początkowe wartości w objętościach skiem CHANGE/CREATE. W oknie Fluenta pojawi się skończonych:

komunikat

SOLVE

INITIALIZE INITIALIZE

o włączeniu równania energii do układu równań rozwią-

Wartościami początkowymi będą parametry pola dalekie-zywanych ( energy equation). Objawi się to pojawieniem go przepływu (COMPUTE FROM wybrać warunek brze-rezudułów gęstości podczas obliczeń. Można sprawdzić, iż

gowy "pole_przeplywu"). Potwierdzić przyciskiem INIT.

rzeczone równanie naprawdę zostało włączone:

DEFINE

MODEL

ENERGY

Rozpocząć proces iteracyjny:

SOLVE

ITERATE

Określenie warunków analizy:

Wpisać liczbę iteracji NUMBER OF ITERATIONS równa DEFINE

OPERATING CONDITIONS

250, rozpocząć literowanie przyciskiem INIT

W okienku OPERATING CONDITIONS ustawić wartość Obliczenia należy prowadzić tak długo, aż krzywa histo-ciśnienia odniesienia ( operating pressure) na 0 Pa i po-gramu stanie się linią poziomą. Oznacza to ustalenie się twierdzić OK.

wartości oporu na skutek uzyskania zbieżności obliczeń. W

rozpatrywanym przypadku ok. 300 iteracji jest wystarcza-Określenie warunków brzegowych:

jące.

DEFINE

BOUNDARY CONDITIONS

Tylko jeden typ warunku brzegowego wymagać będzie wprowadzenie jakichkolwiek danych. Jest to pole dalekie-go ciśnienia ( pressure far field). Jego parametrami SA:

- ciśnienie spiętrzenia (gauge pressure) = 101325 Pa (1

atm)

- liczba Macha (Mach number) = 2,2 (ok. 720 m/s dla T=300 K i k=1,4)