Univerza v Ljubljani Fakulteta za strojništvo
Katedra za energetsko strojništvo Laboratorij za termoenergetiko
Numerične simulacije tokovnih in temperaturnih razmer Programski paket ANSYS
Avtor:
Boštjan Drobnič
Ljubljana, avgust 2010
Aškerčeva 6 1000 Ljubljana, Slovenija telefon: 01 477 12 00 faks: 01 251 85 67 www.fs.uni-lj.si e-mail: dekanat@fs.uni-lj.si
Fakulteta za strojništvo
Laboratorij za termoenergetiko
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.
Programski paket ANSYS
Stran: 2 od 21
Fakulteta za strojništvo
Laboratorij za termoenergetiko
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.).
Programski paket ANSYS
Stran: 3 od 21
Fakulteta za strojništvo
Laboratorij za termoenergetiko
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.
Programski paket ANSYS
Stran: 4 od 21
Fakulteta za strojništvo
2.2.
Laboratorij za termoenergetiko
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
Programski paket ANSYS
Stran: 5 od 21
Fakulteta za strojništvo
3.
Laboratorij za termoenergetiko
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
način definicije ravnine
From Face From Point and Edge From Point and Normal From Three Points From Coordinates
Base Plane
XY Plane
referenčna ravnina
Transform 1 (RMB)
None
transformacija glede na ref. ravnino
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
Programski paket ANSYS
Stran: 6 od 21
Fakulteta za strojništvo
Laboratorij za termoenergetiko
Reverse Normal/Z-Axis?
No
sprememba normale
Yes
Flip XY-Axes?
No
zamenjava X in Y osi
Yes
Export Coordinate System?
No
izvozi koordinatni sistem
Yes
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
Programski paket ANSYS
Stran: 7 od 21
Fakulteta za strojništvo
Laboratorij za termoenergetiko
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
Programski paket ANSYS
Stran: 8 od 21
Fakulteta za strojništvo
Laboratorij za termoenergetiko
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
Programski paket ANSYS
Stran: 9 od 21
Fakulteta za strojništvo
4.
Laboratorij za termoenergetiko
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]
Programski paket ANSYS
10
Stran: 10 od 21
Fakulteta za strojništvo
Laboratorij za termoenergetiko
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).
Programski paket ANSYS
Stran: 11 od 21
Fakulteta za strojništvo
Laboratorij za termoenergetiko
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.
Programski paket ANSYS
Stran: 12 od 21
Fakulteta za strojništvo
5.
Laboratorij za termoenergetiko
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):
Programski paket ANSYS
Stran: 13 od 21
Fakulteta za strojništvo
Laboratorij za termoenergetiko
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
Programski paket ANSYS
Stran: 14 od 21
Fakulteta za strojništvo
Laboratorij za termoenergetiko
Možnih je več tipov robnih pogojev, od izbranega tipa pa so odvisni tudi parametri, ki jih je potrebno nastaviti. Inlet
Outlet
Opening
Wall
Symmetry
Vstopni robni pogoj, ki dopušča izključno vstopanje tekočine v računsko področje. Nastavimo lahko masni tok ali hitrost vstopajoče tekočine, tlak, temperaturo, intenzivnost turbulence,... 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. 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,... 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. 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
Programski paket ANSYS
Stran: 15 od 21
Fakulteta za strojništvo
Laboratorij za termoenergetiko
Osnovni parametri so: Advection Scheme
High Resolution
natančnejše računanje, konvergence
Upwind Specified Blend Factor
manj natančno računanje, bolj stabilna konvergenca kombinacija zgornjih modelov s faktorjem med 0 (Upwind) in 1 (High Resolution) časovno skalo računanja lahko solver izbere samostojno, lahko pa jo tudi predpišemo, vpliva pa na hitrost in stabilnost konvergence največje število iteracijskih korakov – v primeru, da ne dosežemo dovolj točnega rezultata, se izračun ustavi po določenem številu korakov avtomatska nastavitev parametrov za nekoliko počasnejšo, vendar bolj stabilno konvergenco avtomatska nastavitev parametrov za nekoliko hitrejšo, vendar manj stabilno konvergenco izbrana vrednost, ki določa hitrost in stabilnost konvergence kriterij konvergence, meja, pod katero morajo pasti RMS (povprečne) ali MAX (največje) razlike vrednosti
Timescale Control
Max. Iterations
Length Scale Option
Conservative Aggressive Specified Length Scale
Convergence Criteria
vendar
manjša
stabilnost
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.
Programski paket ANSYS
Stran: 16 od 21
Fakulteta za strojništvo
6.
Laboratorij za termoenergetiko
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. Programski paket ANSYS
Stran: 17 od 21
Fakulteta za strojništvo
Laboratorij za termoenergetiko
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.
Programski paket ANSYS
Stran: 18 od 21
Fakulteta za strojništvo
7.
Laboratorij za termoenergetiko
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)
Programski paket ANSYS
Stran: 19 od 21
Fakulteta za strojništvo
Laboratorij za termoenergetiko
Slika 22: Prikaz tokovnic (Streamline)
Slika 23: Prikaz vrednosti izračunanih parametrov z diagramom (Chart)
Slika 24: Tabelarični prikaz rezultatov izračuna
Programski paket ANSYS
Stran: 20 od 21
Fakulteta za strojništvo
Laboratorij za termoenergetiko
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
Programski paket ANSYS
Stran: 21 od 21