Моделирование воздушных потоков с помощью FlowVision.

С помощью программы FlowVision необходимо смоделировать потоки воздушных масс, проходящие через спроектированную в Компас-3D производственную площадку со всех сторон света. Далее рассчитать и проанализировать зоны застоев воздуха вокруг производственных объектов. Выбрать наихудший вариант (направление воздушных масс с наибольшим количеством зон застоев) для того, чтобы предложить мероприятия по повышению безопасности на промышленном объекте.

Таким образом, для начала моделирования необходимо импортировать готовую модель в формате STL в программу FlowVision. При импортировании необходимо убедиться в соответствии порядков размеров импортируемой модели и заданных по умолчанию размеров во FlowVision.

Программный комплекс FlowVision предназначен для моделирования трехмерных течений жидкости и газа в технических и природных объектах, а также визуализации этих течений методами компьютерной графики.

Моделируемые течения включают в себя стационарные и нестационарные, сжимаемые, слабосжимаемые и несжимаемые потоки жидкости и газа. Использование различных моделей турбулентности и адаптивной расчетной сетки позволяет моделировать сложные движения жидкости, включая течения с сильной закруткой, горением, течения со свободной поверхностью.

Математические модели, включенные в FlowVision, разделены на две группы – базовые и специальные модели.

Базовые модели предназначены для моделирования широкого класса гидродинамических явлений. Они описывают движение однородной жидкости при различных скоростях с учетом эффектов сжимаемости, турбулентности и теплопереноса:

- твердый материал (Solid Model) предназначена для моделирования теплопереноса и диффузионных процессов в твердом теле. Эта модель используется в задачах сопряженного теплообмена для учета теплопереноса между жидкостью и твердым телом;

- ламинарная жидкость (Laminar Fluid) используется для моделирования течений вязкого газа (жидкости) при малых и умеренных числах Рейнольдса при небольших изменениях плотности (приближение Буссинеска);

- несжимаемая жидкость (Incompressible Fluid) предназначена для моделирования течения газа (жидкости) при больших (турбулентных) числах Рейнольдса и при малых изменения плотности;

- слабосжимаемая жидкость (Weakly Compressible Fluid) описывает движение газа при дозвуковых числах Маха и любых изменения плотности;

- полностью сжимаемая жидкость (Fully Compressible Fluid) описывает движение газа при любых числах Маха (до-, транс-, сверх- и гиперзвуковые течения).

Специальные модели предназначены для моделирования движения жидкости (газа) при учете дополнительных физико-химических эффектов, характерных для узкоспециальных приложений:

- пористая среда (Porous Media) описывает движение газа при дозвуковых числах Маха и любых изменения плотности c учетом пористости среды.

- модель двухфазного течения жидкости (Free Surface Model) предназначена для исследования двухфазных течений со свободной поверхностью. Эта модель используется для определения коэффициентов сопротивления кораблей и подводных аппаратов, заполнения форм расплавом металлов и т.д.;

- модель горения (Combustion Model) используется для моделирования процессов сжигания различных газовых смесей (например, метановоздушных) в горелках и котлах ТЭЦ и определения выбросов оксидов азота.

Существуют также дополнительные модели:

- модель радиационного теплопереноса (Radiation) – модель радиационного теплопереноса. Она предназначена для учета количества тепла, переданного от одного тела к другому за счет излучения.

- модель зазора (Gap model) – модель, предназначенная для учета сопротивления, создаваемого узким каналом.

- частицы (Particles) – модель предназначена для моделирования двухфазных течений с частицами. Несущая фаза может быть жидкостью или газом. Частицы могут быть твёрдыми или жидкими.

Процесс расчета течения жидкости включает в себя следующие шаги, выполняемые пользователем:

- создание области расчета (“геометрии” устройства) в САПР и импортирование ее через форматы VRML, IGES, STL, VDAFS, DEFORM, ABAQUS, ANSYS или NASTRAN в FlowVision.

- задание математической модели.

- задание граничных условий.

- задание исходной расчетной сетки и критериев её адаптации по решению и по граничным условиям.

- задание параметров методов расчета.

- проведение расчета (без участия пользователя).

- просмотр результатов расчета в графической форме (“визуализация” результатов расчетов) и сохранение данных в файлы.

- оценка точности расчетов методом сходимости по сетке.

Запуск программы осуществляется щелчком по ярлыку на рабочем столе или ПУСК→ПРОГРАММЫ→ FlowVision.

Сразу после запуска FlowVision откроется интерфейс рисунок 2.4, где вы сможете либо Открыть существующие файлы FlowVision (Документ или файл, с которым работает FlowVision, называется вариантом) или Создать - создать новый вариант путем импорта геометрии расчетной модели. FlowVision не имеет собственного геометрического процессора, поэтому геометрия расчетной области импортируется из файла, созданного в САПР.

Рисунок 2.4 – Интерфейс программы FlowVision

На рисунке 2.5 представлен вариант интерфейса FlowVision. Вариант включает в себя геометрическую информацию, расчетную сетку, физические модели, параметры расчета, данные расчета и информацию постпроцессора.

Рисунок 2.5 - Окно задания варианта

При создании нового варианта вначале импортируется геометрическая информация, затем задаются расчетная сетка, физические модели и параметры расчета. После этого проводится расчет, и с помощью постпроцессора анализируются полученные данные.

Окно расчета варианта представлено на рисунке 2.6

Рисунок 2.6 - Окно задания варианта

Чтобы отобразить или скрыть отдельные панели инструментов, выберите Вид в Меню, Панели инструментов. Появится список всех панелей инструментов. Панели инструментов, отмеченные галочкой, видны на экране; а те, которые не отмечены, скрыты. Нажмите на имя панели инструментов, чтобы поставить (или наоборот убрать) галочку.

Дадим описание существующим панелям инструментов.

Панель инструментов Стандартная предоставляет инструменты для открытия варианта, его сохранения и вызова справки.

Панель инструментов Геометрия предоставляет инструменты для изменения способа отображения варианта в графическом окне.

Панель инструментов Режимы предоставляет инструменты дл манипулирования видом варианта в графическом окне и создания основных слоев визуализации полученных результатов.

Панель инструментов Виды содержит кнопки для управления видом.

Панель инструментов Расчет содержит кнопки для управления процессом расчета.

Панель инструментов Захват содержит кнопки для захвата изображения.

FlowVision имеет ряд настроек, которые устанавливаются одинаковыми для всех вариантов. Эти настройки называются Предустановки. Изменение одной из предустановок воздействует на все открываемые в программе варианты. Предустановки устанавливаются в Окне Предустановок, вызываемом из пункта ФайлàПредустановки главного меню.

Значения предустановок запоминаются в файле fv.ini, который создается в директории, откуда запускается FlowVision, при первом запуске программы. Если при запуске FlowVision такой файл уже существует, то предустановки загружаются оттуда.

Необходимо зайти в закладку Препроцессор и в Группе в дереве варианта поставить галочку напротив Показать всё – это позволит разложить геометрию в рабочим окне.

1 Этап. Создание области расчета ("геометрии").Под областью расчета понимается объем, в котором определены уравнения математической модели, и граница объема, на которой определены граничные условия. Следует отличать область расчета от физического объема, где определена (поставлена) задача обтекания. Расчетную область логично ограничить, чтобы границы не влияли на результаты расчетов.

После создание модели расчетной модели средствами CAD систем. Запустите программу FlowVision и нажмите Создать для открытия нового варианта (выбираем файл диффузор.stl).