1. Лабораторная работа №16
Ламинарное течение в двумерном
расширяющемся осесимметричном
канале
Цель работы: Получить представление о
модуле ANSYS FLOTRAN; познакомиться со
специальным элементом FLUID141, а также с
осесимметричными типами
газодинамических задач
2. Лабораторная работа №16
Постановка задачи
►
►
►
►
►
В данной работе будет рассмотрено ламинарное течение в
двумерном расширяющемся осесимметричном канале. Эта задача
относится к дисциплине «Механика жидкости и газа». Тип анализа
– стационарный.
Расчетная схема приведена на рисунке ниже. На первом этапе
рассчитывается движение жидкости с Re=ρVDh/µ=400 (число
Рейнольдса) - ламинарное течение. На втором меняются свойства
среды, и проводится расчет ламинарного течения, использующий
в качестве начального приближения результаты первого этапа. Во
всех вариантах задается скорость потока на входе и нулевое
давление на выходе. На стенках канала действует гипотеза
полного прилипания.
Исходные данные:
1 этап: ρ=1 кг/м3; µ=0. 1 кг/мс
2 этап: µ=0. 001 кг/мс
3. Лабораторная работа №16
Виды течений
►
►
Ламинарное течение с полем скоростей, которое
является плавным и упорядоченным; такое течение
характерно для очень вязких, медленных потоков.
Ламинарный поток считается несжимаемым, если
плотность среды постоянна или если для ее сжатия
требуется сравнительно мало энергии.
Турбулентное течение, которое характеризуется
достаточно высокими скоростями и сравнительно
малой вязкостью среды, что приводит к возникновению
быстрых флуктуаций скорости потока. Влияние этих
флуктуаций на основной объем потока учитывается с
помощью модели турбулентности, при этом граничные
условия турбулентного потока удовлетворяются
автоматически. Поток считается несжимаемым, если
плотность постоянна или почти постоянна, а также
если для сжатия среды требуется сравнительно мало
энергии.
4. Лабораторная работа №16
Описание элемента FLUID 141
Элемент FLUID 141 можно использовать для
моделирования стационарных или нестационарных
тепловых систем, которые включают в себя как жидкие, так
и твердые области. В жидкой области решаются уравнения
сохранения для потока вязкой жидкости и энергии, тогда
как в твердой области решается только уравнение энергии.
Используйте этот элемент FLOTRAN CFD для расчета
гидравлических параметров и распределения
температур потока в двумерных задачах (в случае
одномерной задачи используйте элемент FLUID116).
Также элемент FLUID141 можно использовать в анализе
взаимодействия жидкость - твердое тело.
► Для элементов FLOTRAN CFD скорости определяются в
соответствии с законом сохранения импульса, давление
определяется в соответствии с законом сохранения массы,
температура определяется в соответствии с законом
сохранения энергии.
►
5. Лабораторная работа №16
Краткое описание входных
параметров элемента FLUID 141
►
►
►
►
►
►
►
►
►
Имя элемента:
FLUID141
Узлы:
I. J. К. L
Степени свободы:
VX, VY, VZ, PRES, TEMP, ENKE, ENDS.
Свойство материалов:
Для твердого тела: КХХ, KYY, С, DENS.
Жидкость: Плотность, вязкость,
теплопроводность, теплоемкость (используйте
команды FLDATA МРТЕМР и MPDATA).
6. Лабораторная работа №16
Порядок выполнения работы
► Порядок выполнения работы подробно
расписан в соответствующем разделе файла,
содержащем лабораторную работу.
► Необходимо четко следовать приведенным
инструкциям для успешного выполнения
работы.
► В первых работах приведены подробные
описания выполняемых действий. В
последствие авторы воздержатся от подробных
описаний аналогичных действий, принимая во
внимание, что студенты с ними уже знакомы.
7. Лабораторная работа №16
Начало работы
► Перед началом работы необходимо создать
общую директорию на жестком диске Вашего
компьютера, например «ANSYS_WORKS». В
ней будут содержаться все лабораторные
работы, выполненные в течении семестра.
► Перед выполнением каждой лабораторной
работы необходимо в директории
«ANSYS_WORKS» создавать рабочую папку, в
которой будет содержаться непосредственно
выполняемая работа. В названии этой папки
должен отражаться номер выполняемой
работы, например «Lab_rab_16».
8. Лабораторная работа №16
Содержание отчета
► Отчет о проведенной лабораторной
работе должен содержать:
► краткие теоретические сведения
► краткое описание основных шагов
решения поставленной задачи
► анализ полученных результатов
9. Лабораторная работа №16
Контрольные вопросы
►
►
►
►
►
►
►
Назовите основные характеристики элемента
FLUID141.
Для каких расчетов предназначен модуль ANSYS
FLOTRAN?
Какие основные граничные условия для задач
газовой динамики вы знаете?
Каким образом можно добавить кнопку на
инструментальной панели?
Какие свойства рабочего тела необходимо задать
для ламинарного стационарного течения?
Какие еще течения вам известны?
Назовите формулу числа Рейнольдса. Что оно
характеризует?
10. Лабораторная работа №16
Контрольные вопросы
►
►
►
►
►
►
►
Назовите основные характеристики элемента
FLUID141.
Для каких расчетов предназначен модуль ANSYS
FLOTRAN?
Какие основные граничные условия для задач
газовой динамики вы знаете?
Каким образом можно добавить кнопку на
инструментальной панели?
Какие свойства рабочего тела необходимо задать
для ламинарного стационарного течения?
Какие еще течения вам известны?
Назовите формулу числа Рейнольдса. Что оно
характеризует?
