Numerične simulacije tokovnihin temperaturnih razmer, Programski paket ANSYS
-
Upload
bostjan-drobnic -
Category
Documents
-
view
232 -
download
2
description
Transcript of Numerične simulacije tokovnihin temperaturnih razmer, Programski paket ANSYS
Univerza v Ljubljani
Fakulteta za strojništvo
Aškerčeva 6
1000 Ljubljana, Slovenija
telefon: 01 477 12 00
faks: 01 251 85 67
www.fs.uni-lj.si
e-mail: [email protected]
Katedra za energetsko strojništvo
Laboratorij za termoenergetiko
Numerične simulacije tokovnih
in temperaturnih razmer
Programski paket ANSYS
Avtor: Boštjan Drobnič
Ljubljana, avgust 2010
Fakulteta za strojništvo Laboratorij za termoenergetiko
Programski paket ANSYS Stran: 2 od 21
Numerične simulacije tokovnih
in temperaturnih razmer v trirazsežnem prostoru
1. Numerična simulacija
Fizikalni pojavi v naravi sledijo naravnim zakonom, ki jih je mogoče dokaj natančno opisati z
ustreznimi matematičnimi modeli, torej z ustreznim sistemom enačb, ki pa jih večinoma ni mogoče
reševati analitično. Do rešitve takšnih kompleksnih sistemov lahko pridemo z uporabo različnih
numeričnih postopkov reševanja enačb. Ker taki postopki zahtevajo veliko število matematičnih
operacij, da pridemo do končne rešitve, so primerni praktično samo za uporabo v ustreznih
programskih orodjih, ki nam omogočajo reševanje kompleksnih sistemov enačb in s tem simulacijo
dejanskih tokovnih in temperaturnih razmer v poljubnem geometrijskem področju. Poleg samega
reševanja sistema enačb pa v sklop numerične simulacije sodijo še dodatni koraki, s katerimi
pripravimo računski problem in na ustrezen način analiziramo običajno veliko količino dobljenih
rezultatov.
1. risanje 3D geometrijskega modela računskega področja
Računsko področje je prostor, v katerem potekajo procesi, ki jih bo obravnavala numerična
simulacija. Pri tem gre običajno za prostor, ki ga zapolnjuje določena tekočina, lahko pa je tudi
trdna stena, v kateri opazujemo prevod toplote. Geometrijo lahko narišemo z različnimi CAD
orodji.
2. izdelava računske mreže
Celotno računsko področje je potrebno zapolniti z mrežo, ki jo v splošnem sestavlja večje število
tetraedrov, piramid in prizm. Vsak element mreže je kontrolni volumen, v katerem poteka
numerično reševanje sistema transportnih enačb.
3. določevanje robnih in začetnih pogojev
Za numerično reševanje transportnih enačb (gibalna, kontinuitetna in energijska) je potrebno v
naprej določiti vrednosti določenih parametrov (hitrost, temperatura, tlak,...) v robnih točkah
računskega področja. Poleg teh vrednosti je za ustrezen potek izračuna potrebno določiti tudi
vrsto drugih parametrov, npr. turbulenčni model, model prenosa toplote, diskretizacijsko metodo,
kriterij konvergence itd.
4. numerična simulacija
V elementih mreže z upoštevanjem vseh prej določenih parametrov poteka iterativno reševanje
sistema enačb. Pri tem je pomembno, da izračun konvergira, torej se z vsakim korakom bolj
približa pravilni rešitvi sistema. Konvergenco lahko tudi nadzorujemo preko določenih
parametrov, ki jih je mogoče spremljati med samim potekom izračuna.
Fakulteta za strojništvo Laboratorij za termoenergetiko
Programski paket ANSYS Stran: 3 od 21
5. analiza rezultatov
Ko je izračun končan, se vsi rezultati (hitrostni vektorji, temperature, tlaki,...) zapišejo v datoteko
in jih lahko analiziramo v ustreznem programu za postprocesiranje. Tu lahko rezultate
predstavimo grafično ali tabelarično, prikazujemo lokalne ali povprečne vrednosti parametrov
itd.
2. ANSYS Workbench
Delovno okolje ANSYS Workbench združuje programe, ki omogočajo izvedbo CFD analiz od
priprave geometrije računskega področja do analize in predstavitve rezultatov izračuna. V paket so
vključeni naslednji programi:
1. DesignModeler – risanje geometrije računskega področja
2. CFX-Mesh – priprava računske mreže
3. CFX-Pre – določitev robnih in začetnih pogojev ter drugih parametrov numerične simulacije
4. Solver Manager – zagon in nadzor poteka numerične simulacije
5. CFX-Post – grafična in numerična analiza rezultatov simulacije
2.1. Delovno okolje Workbench
Z zagonom programa Workbench (Start – All Programs – ANSYS 12.1 – Workbench) se odpre glavno
okno programa, v katerem lahko sestavljamo računski primer in nadziramo potek dela. V osnovi so
prikazana naslednja polja (slika 1):
1. Toolbox
To polje prikazuje razpoložljive elemente (posamezne korake ali določene skupine korakov za
izvedbo numerične analize), ki jih lahko vključimo v računski primer. S temi elementi sestavimo
celoten računski primer vse od izdelave geometrijskega modela do analize rezultatov.
2. Project Schematic
V tem polju je shematsko prikazana sestava računskega primera in povezave med posameznimi
elementi (koraki). Ob vsakem elementu je prikazano tudi njegov status – ali je določen korak
potrebno še izvesti, je bil izveden uspešno ali neuspešno, ga je potrebno osvežiti v primeru, ko se
spremenijo drugi, z njim povezani, elementi itd.
3. Progress
Prikazuje trenuten potek aktivnosti v samem računskem primeru z morebitnimi obvestili in
opozorili v primeru napak.
4. Files
V tem polju so prikazane vse datoteke, ki jih programi iz paketa ANSYS avtomatsko zapisujejo
ob spremembah kateregakoli elementa, ki je vključen v računski primer (sprememba geometrije,
mreže, računskih nastavitev itd.).
Fakulteta za strojništvo Laboratorij za termoenergetiko
Programski paket ANSYS Stran: 4 od 21
Slika 1: Osnovno delovno okolje programa Workbench
Za preprost računski primer lahko izmed elementov izberemo kar sestavljen element
Fluid Flow (CFX), ki vsebuje vse potrebne korake za izvedbo enostavne numerične analize, in ga
odnesemo v okno Project Schematic (slika 2).
Slika 2: Sestavljeni element Fluid Flow CFX
Element vsebuje vseh pet osnovnih korakov za numerično analizo in s klikom na posamezne korake
se odprejo ustrezni programi v sklopu okolja Workbench, s katerimi lahko izvršimo izbrane korake.
Fakulteta za strojništvo Laboratorij za termoenergetiko
Programski paket ANSYS Stran: 5 od 21
2.2. Programi v okolju Workbench
Programi DesignModeler, CFX-Mesh, CFX-Pre in CFX-Post imajo podoben uporabniški vmesnik,
ki je razdeljen na več oken, kot je to prikazano na sliki 3 za primer programa CFX-Post.
V glavnem oknu je glede na program, ki ga uporabljamo prikazana geometrija, računska mreža,
rezultati izračuna,... Pogled na obravnavane objekte v vseh programih v sklopu okolja Workbench
spreminjamo s srednjim gumbom miške:
vrtenje (rotation): srednji gumb + premik miške
povečevanje, pomanjševanje (zoom): SHIFT + srednji gumb + premik miške
premikanje (pan): CTRL + srednji gumb + premik miške
V orodnih vrsticah so ikone za najbolj uporabljana orodja, vsa druga orodja in nastavitve pa so
dostopni preko menujev. Stranska okna pa prikazujejo trenutne nastavitve, objekte, ki jih vsebuje
model, in parametre, ki jih v okviru določene nastavitve spreminjamo.
Slika 3: Delovno okolje v programih ANSYS
Fakulteta za strojništvo Laboratorij za termoenergetiko
Programski paket ANSYS Stran: 6 od 21
3. DesignModeler
Enostavno risanje v DesignModelerju poteka v naslednjem vrstnem redu:
1. kreiranje ravnin, na katerih je mogoče risati skice
Slika 4: Kreiranje nove risalne ravnine
Ravnine XYPlane, ZXPlane in YZPlane so določene že vnaprej. Dodatne ravnine definiramo s
klikom na zgoraj prikazano ikono. Za definicijo ravnine imamo na voljo naslednje parametre:
Details of nova_ploskev
Plane nova_ploskev ime ravnine
Type From Plane
From Face
From Point and Edge
From Point and Normal
From Three Points
From Coordinates
način definicije ravnine
Base Plane XY Plane referenčna ravnina
Transform 1 (RMB) None
Reverse Normal/Z-Axis
Flip XY-Axes
Offset X
Offset Y
Offset Z
Rotate about X
Rotate about Y
Rotate about Z
Rotate about Edge
Align X-Axis with Base
Align X-Axis with Global
Align X-Axis with Edge
Offset Global X
Offset Global Y
Offset Global Z
Rotate about Global X
Rotate about Global Y
Rotate about Global Z
Move Transform Up
Move Transform Down
Remove Transform
transformacija glede na ref. ravnino
Fakulteta za strojništvo Laboratorij za termoenergetiko
Programski paket ANSYS Stran: 7 od 21
Reverse Normal/Z-Axis? No
Yes
sprememba normale
Flip XY-Axes? No
Yes
zamenjava X in Y osi
Export Coordinate System? No
Yes
izvozi koordinatni sistem
2. risanje 2D skic na ravninah
Slika 5: Risanje skice na risalni ploskvi
Pri risanju skic imamo na voljo različna orodja, ki jih najdemo na zavihku Sketching v rubriki Draw
(sliki 6 in 7). V rubriki Modify so orodja za spreminjanje že narisanih linij in krivulj, v Dimensions
pa so možnosti za določevanje dimenzij posameznih daljic, polmerov in premerov krožnic in lokov,
medsebojnih razdalj med elementi skice itd. V rubriki Constraints lahko določimo nekatere lastnosti
in medsebojna razmerja med elemeti skice, ki ostajajo nespremenljivi, npr. enaka dolžina ali kot,
pravokotnost dveh linih, simetrija itd. V rubriki Settings pa nastavimo osnovne parametre pomožne
mreže za risanje (grid).
Slika 6: Orodja za risanje 2D skic v programu DesignModeler
Fakulteta za strojništvo Laboratorij za termoenergetiko
Programski paket ANSYS Stran: 8 od 21
Slika 7: Orodja za risanje 2D skic v programu DesignModeler (nadaljevanje)
Skice lahko v začetku narišemo samo približno, potem pa jih z uporabo orodij v rubrikah
Dimensions in Constraints natančno oblikujemo. Definirane dimenzije lahko povežemo z lastnimi
parametri, čemur pravimo parametriziranje geometrije. S spremembo enega samega parametra je
tako možno istočasno spremeniti večje število dimenzij na različnih skicah. To nam omogoča
relativno hitro in enostavno spreminjanje geometrije, oziroma izdelavo več različic v osnovi enake
geometrije, pri čemer pa ima vsaka različica drugačne dimenzije.
3. izdelovanje 3D gradnikov iz skic
Slika 8: Izdelovanje teles iz skic
Iz obstoječih skic in ploskev že narejenih teles naredimo gradnike geometrije z ukazi
Extrude – v smeri normale na skico naredi telo z osnovnico v obliki skice in podano višino
Revolve – naredi vrtenino z osnovnico v obliki skice okrog izbrane osi vrtenja in za izbran kot
Sweep – naredi telo z 'vlečenjem' skice ob izbrani krivulji
Skin/Loft – 'napne' prehod med dvema skicama z različno obliko
Thin/Surface – obstoječo ploskev spremeni v telo s podano debelino
Blend – zaobli robove že izdelanih teles
Chamfer – posname robove že izdelanih teles
Fakulteta za strojništvo Laboratorij za termoenergetiko
Programski paket ANSYS Stran: 9 od 21
Gradnike je možno k obstoječim gradnikom dodajati (Add Material) ali odvzemati (Cut Material),
lahko pa jih ustvarimo ločeno od že obstoječih gradnikov (Add Frozen). Prav tako je mogoče z
novim gradnikom na obstoječih ustvariti samo linije, ki prikazujejo presečišče obeh teles (Imprint
Faces). Take linije so lahko v pomoč pri nadaljnem risanju ali pa kasneje pri definiranju robnih
pogojev za numerično simulacijo.
Postopek izdelave geometrije vedno poteka korak za korakom, tako kot določamo posamezne
korake. Zato je potrebno po vsakem koraku na novo sestaviti (Generate) celotno geometrijo.
Slika 9: Sestavljanje geometrije
V vsakem koraku se je možno sklicevati na v prejšnjih korakih definirano geometrijo ne pa tudi na
elemente, ki bodo definirani šele v naslednjih korakih. Pri postopku risanja je torej treba biti
previden na vrstni red posameznih korakov, saj tega kasneje ni mogoče spreminjati. Vrstni red pa
bistveno vpliva na končni rezultat, torej geometrijo računskega področja.
Ko je geometrija v celoti določena in izrisana zapremo DesignModeler, pri čemer Workbench
avtomatsko shrani narisano geometrijo v ustrezno datoteko, nato pa se vrnemo v Workbench. Če je
bila izdelava geometrije računskega prostora uspešna, je to na shemi računskega primera tudi
ustrezno označeno.
Slika 10: Uspešno izdelana geometrija
Fakulteta za strojništvo Laboratorij za termoenergetiko
Programski paket ANSYS Stran: 10 od 21
4. CFX-Mesh
Numerična simulacija poteka v t.i. kontrolnih volumnih, majhnih prostorih, običajno nepravilne
tetraedrične oblike, ki zapolnjujejo celotno izdelano geometrijo računskega področja. Program
CFX-Mesh je namenjen izdelavi nestrukturirane mreže, pri čemer pa je potrebno pred samo
izdelavo mreže nastaviti parametre, ki določajo lastnosti mreže, te pa lahko bistveno vplivajo na
rezultate numerične simulacije.
Za izdelavo računske mreže poženemo korak Mesh, ki sledi že uspešno opravljenemu koraku
Geometry (slika 10). Odpre se program CFX-Mesh z geometrijo, ki smo jo predhodno pripravili v
programu DesignModeler.
Zaradi preglednosti, enostavnejšega določanja robnih pogojev in izrisovanja rezultatov izračuna
običajno najprej določimo imena nekaterim ploskvam ali skupinam ploskev. V seznamu nastavitev
z desnim gumbom miške klikni na Regions, izberi Insert, Composite 2D Region.
Slika 11: Imenovanje ploskev
Novi skupini ploskev najprej izberi ime, nato pa v delovnem oknu na geometriji računskega
področja označi ploskve, ki sodijo v skupino. Za izbiro večih ploskev drži tipko CTRL, med
izbiranjem pa lahko s srednjim gumbom miške poljubno spreminjaš pogled na geometrijo.
Naslednji korak je nastavljanje parametrov mreže. V rubriki Spacing (slika 12) nastavi največjo
velikost elementov, ki bodo zapolnjevali prostor, s čimer je določena gostota mreže.
Default Body Spacing
Body Spacing
Maximum Spacing [mm] 10
Fakulteta za strojništvo Laboratorij za termoenergetiko
Programski paket ANSYS Stran: 11 od 21
Slika 12: Določevanje gostote mreže
Pri določevanju gostote mreže na zunanjih ploskvah je več možnost. Pri običajni metodi Angular
Resolution poleg največje definiramo tudi najmanjšo razdaljo med dvema ogliščema in natančnost
pokrivanja zaobljenih delov geometrije (Angular Resolution).
Default Face Spacing
Face Spacing
Face Spacing Type Angular Resolution
Angular Resolution [Degrees] 10
Minimum Edge Length [mm] 1
Maximum Edge Length [mm] 10
Location 27 2D Regions
Robovi elementov mreže so vedno linearni, zato zaobljeni robovi geometrije z mrežo niso povsem
natančno pokriti, z velikostjo elementov pa vplivamo na to, kako dobro se mreža prilega dejanski
geometriji računskega področja.
Ti dve nastavitvi določata gostoto računske mreže povsod v računskem področju, kjer ni drugače
določena. Dodatno lahko nastavimo drugačno mrežo v delu računskega področja, kjer bi to
zahtevale morebitne geometrijske posebnosti, ali pa za natančnejše računanje v področjih, kjer
prihaja do velikih gradientov določenih parametrov (npr. tlaka, temperature, gostote, hitrosti,...). Pri
opazovanju prestopa toplote s tekočine na steno, moramo v mejni plasti ob steni mrežo dodatno
zgostiti, da bo izračun v tem področju čim točnejši. To storimo s t.i. 'inflation' plastjo mreže tik ob
steni. Najprej določimo splošne nastavitve mreže v mejni plasti (slika 13).
Fakulteta za strojništvo Laboratorij za termoenergetiko
Programski paket ANSYS Stran: 12 od 21
Slika 13: Določevanje mreže v mejni plasti
Nato z desnim gumbom miške kliknemo na Inflation in izbereme Insert – Inflated Boundary. Za
ploskve, na katere se bo nastavitev nanašala, pod Location izberemo ustrezne ploskve iz seznama
imenovanih skupin ploskev ali pa jih označimo na sliki geometrije računskega področja.
Ko so nastavitve končane, lahko preverimo mrežo s klikom na Generate Surface Meshes, ali pa
izdelamo celotno mrežo z Generate Volume Mesh (slika 14).
Slika 14: Izdelava mreže na zunanjih ploskvah ali v celotni geometriji
Ko zapremo program CFX-Mesh, se mreža avtomatsko shrani, datoteka pa se pojavi na seznamu
datotek v osnovnem oknu programa Workbench. Sledi nastavitev parametrov, potrebnih za pravilen
potek numerične simulacije, v programu CFX-Pre.
Fakulteta za strojništvo Laboratorij za termoenergetiko
Programski paket ANSYS Stran: 13 od 21
5. CFX-Pre
Ko imamo na voljo uspešno izdelano računsko mrežo, kar je ustrezno označeno na shemi
računskega primera, lahko s klikom na naslednji korak (Setup) poženemo program CFX-Pre. Tu
opravimo celotno predprocesiranje, torej nastavljanje vseh parametrov, s katerimi kontroliramo
potek simulacije:
robni pogoji določajo, kaj se dogaja na mejnih ploskvah računskega področja
stiki med podpodročji določajo pretok delovne tekočine med podpodročji in njihovo morebitno
gibanje
snovi, v računskem področju so lahko različne snovi v različnih agregatnih stanjih, moramo pa
jim določiti ustrezne snovne in transportne lastnosti
reakcije, med določenimi snovmi v računskem področju lahko pride do kemičnih reakcij, ki
morajo biti vnaprej opisane z ustreznimi matematičnimi modeli
nastavitve računskega postopka, kamor sodijo turbulenčni modeli, diskretizacija, način
iteriranja, kriteriji za zaključek računanja (konvergenca),...
Prvi korak pri predpocesiranju je definiranje računskega področja (domain) z gumbom Create a
Domain. V splošnem je teh področij lahko več in vsako zavzema svoj del računske mreže (npr.
statorski in rotorski del turbinske stopnje; stena v prenosniku toplote in fluida na obeh straneh
stene).
Slika 15: Določitev računskga področja
Odpre se okno, kjer nastavimo splošne parametre za računsko področje (zavihek General Options)
in numerične modele, ki bodo uporabljeni za izračun tokovnih in temperaturnih razmer (zavihek
Fluid Models):
Fakulteta za strojništvo Laboratorij za termoenergetiko
Programski paket ANSYS Stran: 14 od 21
Location je del mreže, ki ga bo zavzemalo
računsko področje, lahko pa tudi celotna mreža
(Assembly).
Domain Type določa, ali bo računsko področje
zapolnjeno s tekočinami, ali pa bo trdna stena.
Fluid List je seznam tekočin, ki bodo
zapolnjevale računsko področje.
Reference Pressure je referenčni tlak, ki naj bo
običajni 1 bar. Vse tlake nastavljamo kot
relativne tlake glede na tu določeni tlak in tudi v
rezultatih so tlaki relativni.
Buoyancy omogoča upoštevanje vpliva vzgona
oziroma težnosti, kadar ta bistveno vpliva na
razmere v računskem področju.
Domain Motion določa, ali bo računsko področje
mirovalo (Stationary), ali pa se bo gibalo, npr. v
primeru turbinskega rotorja in podobno.
Heat Transfer Model določa, kako bo obravnavan
morebiten prenos toplote v računskem področju.
Turbulence Model določa način obravnavanja
toka fluida.
Nastavitve potrdi z gumbom OK in nastavitveno okno se zapre.
Naslednji korak je definiranje robnih pogojev. Vsem zunanjim ploskvam računskega področja je
potrebno predpisati določene lastnosti, drugače so avtomatsko definirane kot trdna, hidravlično
gladka, adiabatna stena.
Slika 16: Določevanje robnih pogojev
Fakulteta za strojništvo Laboratorij za termoenergetiko
Programski paket ANSYS Stran: 15 od 21
Možnih je več tipov robnih pogojev, od izbranega tipa pa so odvisni tudi parametri, ki jih je
potrebno nastaviti.
Inlet Vstopni robni pogoj, ki dopušča izključno vstopanje tekočine v računsko
področje. Nastavimo lahko masni tok ali hitrost vstopajoče tekočine, tlak,
temperaturo, intenzivnost turbulence,...
Outlet Izstopni robni pogoj, ki dopušča izključno izstopanje tekočine iz računskega
področja. Podobno kot pri vstopu lahko nastavimo masni tok ali hitrost
izstopajoče tekočine, lahko pa tudi statični ali totalni tlak na izstopni površini.
Opening Vstopno-izstopni robni pogoj omogoča vstopanje in izstopanje tekočine v ali iz
računskega področja. Nastavimo lahko tlak ali hitrost tekočine in za primer
vstopajoče tekočine še temperaturo, intenzivnost turbulence,...
Wall Stena predstavlja mejo računskega področja, skozi katero tekočina ne more
prehajati, lahko pa prehaja toplotni tok. Lahko je hidravlično gladka, lahko pa
ji tudi določimo hrapavost. Če stena ni adiabatna lahko prenos toplote skoznjo
definiramo z gostoto toplotnega toka, temperaturo stene, ali s koeficientom
prestopa toplote.
Symmetry Simetrična stena prav tako ne dopušča prehajanja tekočine, pri izračunih pa je
upoštevano, da so na drugi strani ploskve razmere zrcalne tistim, ki veljajo za
obravnavano računsko področje.
Ko so robni pogoji definirani, je potrebno nastaviti še nekaj parametrov, ki določajo in kontrolirajo
potek računanja (konvergenco). Konvergenca je med samim računanjem predstavljena z diagrami,
katerih trend je ob primernih nastavitvah padajoč. Ko vse krivulje padejo po določeno (nastavljeno)
mejo, pravimo, da je rešitev skonvergirala in so rezultati 'dovolj' točni. Odvisno od zahtevnosti
problema in določenih nastavitev, se lahko konvergenca (diagrami) hitreje ali počasneje približuje
postavljeni meji. Gumb Define the Solver Control Criteria odpre okno, kjer je mogoče nastaviti vrsto
parametrov, s katerimi kontroliramo konvergenco.
Slika 17: Določitev konvergenčnih parametrov in kriterijev
Fakulteta za strojništvo Laboratorij za termoenergetiko
Programski paket ANSYS Stran: 16 od 21
Osnovni parametri so:
Advection Scheme High Resolution natančnejše računanje, vendar manjša stabilnost
konvergence
Upwind manj natančno računanje, bolj stabilna konvergenca
Specified Blend Factor kombinacija zgornjih modelov s faktorjem med 0
(Upwind) in 1 (High Resolution)
Timescale Control časovno skalo računanja lahko solver izbere
samostojno, lahko pa jo tudi predpišemo, vpliva pa na
hitrost in stabilnost konvergence
Max. Iterations največje število iteracijskih korakov – v primeru, da ne
dosežemo dovolj točnega rezultata, se izračun ustavi po
določenem številu korakov
Length Scale Option Conservative avtomatska nastavitev parametrov za nekoliko
počasnejšo, vendar bolj stabilno konvergenco
Aggressive avtomatska nastavitev parametrov za nekoliko hitrejšo,
vendar manj stabilno konvergenco
Specified Length Scale izbrana vrednost, ki določa hitrost in stabilnost
konvergence
Convergence Criteria kriterij konvergence, meja, pod katero morajo pasti
RMS (povprečne) ali MAX (največje) razlike vrednosti
parametrov med zadnjo in predzadnjo iteracijo; izračun
se ustavi, ko dosežemo to mejo, ali pa majvečje število
korakov
Vse nastavitve se shranijo v ustrezno datoteko in s tem je pripravljeno vse za zagon numerične
simulacije, torej numeričnega reševanja sistema enačb, ki popisujejo fizikalne pojave v računskem
področju, ob upoštevanju vseh predhodno določenih robnih pogojev in drugih parametrov.
Fakulteta za strojništvo Laboratorij za termoenergetiko
Programski paket ANSYS Stran: 17 od 21
6. CFX-Solver Manager
Simulacijo poženemo in spremljamo njen potek v programu CFX-Solver Manager, ki ga odpremo s
klikom na korak Solution na shemi računskega primera. Tu imamo možnost nastaviti še nekaj
dodatnih računskih parametrov, med drugim lahko razdelimo računski primer med več procesorjev,
ki sočasno preračunavajo vsak svoj del celotnega računskega področja, s čimer lahko pri večjih
primerih bistveno skrajšamo čas računanja. Za ta namen v rubriki Parallel Environment namesto
Serial izberemo ustrezno možnost paralelnega procesiranja.
Slika 18: Zagon izračuna
Izračun poženemo s Start Run. Odpre se okno razdeljeno na dva dela, kjer je prikazan potek
izračuna. V desnem oknu je prikazana vsebina datoteke s končnico .out, ki je razdeljena na več
delov:
1. seznam vseh robnih pogojev in parametrov simulacije, ki so bili nastavljeni v CFX-Pre
2. rezultati preverjanja mreže, računskega področja in nastavitev računanja
3. potek izračuna (konvergenca)
4. integralne bilance pomembnejših veličin in osnovne informacije o rezultatih izračuna
V levem oknu je potek konvergence prikazan grafično. Pri uspešni konvergenci je trend vseh
diagramov padajoč.
Fakulteta za strojništvo Laboratorij za termoenergetiko
Programski paket ANSYS Stran: 18 od 21
Slika 19: Prikaz poteka izračuna (konvergence)
Po koncu izračuna, ko je dosežen kriterij konvergence, ali največje število korakov računanja se
rezultati skupaj z vsemi nastavitvami računanja in informacijami o poteku računanja zapišejo v .res
datoteko. Rezultate računanja si lahko ogledamo v programu CFX-Post.
Fakulteta za strojništvo Laboratorij za termoenergetiko
Programski paket ANSYS Stran: 19 od 21
7. CFX-Post
Rezultat numerične simulacije so tridimenzionalna polja hitrosti, temperatur, tlakov, ..., zato je
ponavadi najprimernejši grafični način prikazovanja teh parametrov, kar omogoča CFX-Post, ki ga
poženemo kot zadnjega izmed korakov računskega primera (Results). Rezultate lahko prikazujemo
z uporabo različnih objektov:
Slika 20: Prikaz vektorjev hitrosti (Vector)
Slika 21: Prikaz vrednosti izbranega parametra na površini ali ploskvi (Contour)
Fakulteta za strojništvo Laboratorij za termoenergetiko
Programski paket ANSYS Stran: 20 od 21
Slika 22: Prikaz tokovnic (Streamline)
Slika 23: Prikaz vrednosti izračunanih parametrov z diagramom (Chart)
Slika 24: Tabelarični prikaz rezultatov izračuna
Fakulteta za strojništvo Laboratorij za termoenergetiko
Programski paket ANSYS Stran: 21 od 21
Izbira načina prikaza rezultatov numerične simulacije je odvisna od obravnavanega primera, torej
od same geometrije računskega področja, ključnih veličin, ki jih želimo predstaviti, lokacije, kjer
potekajo procesi, ki bistveno vplivajo na rezultate. Poleg lokalnih vrednosti izračunanih parametrov
lahko izračunamo tudi nekatere integralne vrednosti, preko lastnih funkcij pa lahko ustvarimo tudi
dodatne parametre temelječe na izračunanih veličinah.
Slika 25: Določevanje lastnih spremenljivk, funkcijskih izrazov
in izračunavanje integralnih vrednosti parametrov