Анализ и моделирование течений жидкостей и газов c использованием комплекса ANSYS CFX Описание архитектуры и процесса решения типовых задач посредством пакета ANSYS CFX

2 Обзор цикла проектирования и анализа Создание геометрической модели (CAD) Теоретический анализ, определение режима течения Построение расчетной сетки (ICEM CFD) Гидро-, газодинамический расчет и анализ (CFX) Гидро-, газодинамический расчет и анализ (CFX) Оптимизация

3 Архитектура комплекса ANSYS CFX CFX-Pre (Препроцессор физики) CFX-Post (Постпроцессор) CFX-Solver (Решатель) CFX-Solver Manager (Менеджер задач) CFX Mesh (Генерация сеток) CAD (Создание геометрии)

4 Архитектура комплекса ANSYS CFX CFX-Pre (Препроцессор физики) CFX-Post (Постпроцессор) CFX-Solver (Решатель) CFX-Solver Manager (Менеджер задач) CFX Mesh (Генерация сеток) CAD (Создание геометрии)

5 CAD Система автоматизации проектных работ (САПР) или CAD (англ. Computer-Aided Design) программный пакет, предназначенный для создания чертежей, конструкторской и/или технологической документации и/или 3D моделей. В современных системах проектирования CAD получает данные из систем твёрдотельного моделирования CAE (Computer-aided engineering), и передаёт в CAM (Computer-aided manufacturing) для подготовки производства (например генерации программ обработки деталей для станков с ЧПУ или ГАПС (Гибких Автоматизимрованных Производственных Систем)).

6 CAD В ANSYS CFX могут импортироваться геометрические данные из CAD: Solid Works (машиностроение); Solid Edge (2D/3D CAD-система); Catia [V5] (аэрокосмическая промышленность); BladeGen (лопаточные устройства турбомашин); ACIS (3D CAD-система); Parasolid и другие.

7 Архитектура комплекса ANSYS CFX CFX-Pre (Препроцессор физики) CFX-Post (Постпроцессор) CFX-Solver (Решатель) CFX-Solver Manager (Менеджер задач) CFX Mesh (Генерация сеток) CAD (Создание геометрии)

8 CFX Mesh CFX Mesh – приложение генерации сеток. На данном этапе происходит следующее: определение геометрии области исследования; создание областей потоков жидкостей или газов, твердых областей и задание имен граничным областям; установка параметров сетки.

9 Архитектура комплекса ANSYS CFX CFX-Pre (Препроцессор физики) CFX-Post (Постпроцессор) CFX-Solver (Решатель) CFX-Solver Manager (Менеджер задач) CFX Mesh (Генерация сеток) CAD (Создание геометрии)

10 ANSYS CFX-Pre Физический препроцессор ANSYS CFX-Pre импортирует сетку, созданную генераторами сеток: CFX Mesh; ICEM CFD; ANSYS; ANSYS Meshing; FLUENT; Nastran и другие.

11 ANSYS CFX-Pre ANSYS CFX-Pre реализует процесс определения физики задачи: физической модели; ее параметров и характеристик; граничные условия (входные, выходные); модель теплообмена.

12 Архитектура комплекса ANSYS CFX CFX-Pre (Препроцессор физики) CFX-Post (Постпроцессор) CFX-Solver (Решатель) CFX-Solver Manager (Менеджер задач) CFX Mesh (Генерация сеток) CAD (Создание геометрии)

13 ANSYS CFX-Solver Решатель ANSYS CFX - Solver импортирует задачу, поставленную посредством ANSYS CFX-Pre.

14 ANSYS CFX-Solver ANSYS CFX - Solver реализует процесс решения задачи вычислительной гидро- или газодинамики, т.е. производит поиск решения всех требуемых переменных: уравнения в частных производных интегрируются по всему объему задачи в области исследования, соответствует применению закона сохранения (масс или момента) к каждой исследуемой области; полученные интегральные уравнения преобразуются в систему алгебраических уравнений путем аппроксимирования членов в интегральных уравнениях; алгебраические уравнения решаются численным методом.

15 Архитектура комплекса ANSYS CFX CFX-Pre (Препроцессор физики) CFX-Post (Постпроцессор) CFX-Solver (Решатель) CFX-Solver Manager (Менеджер задач) CFX Mesh (Генерация сеток) CAD (Создание геометрии)

16 ANSYS CFX-Solver Manager ANSYS CFX-Solver Manager – это надстройка над CFX-Solver. Она позволяет: контролировать ход решения задачи; определять входные файлы решателя; запускать или приостанавливать CFX-Solver ; контролировать процесс решения задачи; устанавливать CFX-Solver для проведения параллельных вычислений.

17 Архитектура комплекса ANSYS CFX CFX-Pre (Препроцессор физики) CFX-Post (Постпроцессор) CFX-Solver (Решатель) CFX-Solver Manager (Менеджер задач) CFX Mesh (Генерация сеток) CAD (Создание геометрии)

18 ANSYS CFX-Post Постпроцессор ANSYS CFX-Post предназначен для анализа, визуализации и представления результатов, полученных в ходе решения задачи посредством ANSYS CFX-Solver. Для этого используются следующие средства: визуализация геометрии и исследуемых областей; векторные графики для визуализации направления и величины потоков; визуализация изменения скалярных величин (такие как температура, давление) внутри исследуемой области.

19 ANSYS Workbench ANSYS Workbench входит в состав комплекса ANSYS и обеспечивает унифицированную инструментальную среду для разработки и управления разнообразной CAE-информацией.

20 ANSYS Workbench

21 ANSYS Workbench ANSYS Workbench включает следующие приложения: DesignModeler; CFX-Mesh; Simulation; FE Modeler; DesignXplorer; Engineering Data; Customization and the Workbench SDK.

22 Архитектура комплекса ANSYS CFX CFX-Pre (Препроцессор физики) CFX-Post (Постпроцессор) CFX-Solver (Решатель) CFX-Solver Manager (Менеджер задач) CFX Mesh (Генерация сеток) CAD (Создание геометрии)

23 Решение типовой задачи Решим задачу обтекания трубы потоком воздуха. Для этого: создадим геометрию исследуемой области; сформируем на ее основе сетку; определим физику задачи; запустим процесс решения; визуализируем результат.

24 ANSYS DesignModeler

25 ANSYS CFX Mesh

26 ANSYS CFX-Pre

27 ANSYS CFX-Solver

28 ANSYS CFX-Post

29 Static Mixer Статический миксер состоит из двух входных труб и одной выходной. Вода, втекающая через входные трубы, имеет одинаковую скорость 2м/с, но разную температуру. Через первую трубу подается вода при Т=315K, через вторую – при Т=285K. Радиус миксера 2м. Необходимо определить скорость и температуру потока на выходе.