Краткое содержание
Инженеры используют анализ вычислительной гидродинамики (CFD) для изучения и оптимизации анализа потоков жидкости и теплопередачи в различных приложениях. ANSYS Discovery — это удобная программная платформа, которая позволяет инженерам легко настраивать и решать модели CFD, а также ее способность сообщать об изменениях в проекте.
В этом сообщении блога мы подчеркнем преимущества использования CFD-анализа в Ansys Discovery для инженерного проектирования, который может помочь сэкономить время на начальных этапах разработки продукта. Мы предоставим подробное описание процесса настройки модели для анализа жидкости и термического анализа, а также проведения CFD-моделирования с использованием режимов исследования и уточнения ANSYS Discovery. Мы также обсудим процесс уточнения сетки, подчеркнув сходства и различия между этими режимами. Кроме того, мы сравним возможности ANSYS Discovery в режиме Refine с возможностями ANSYS Fluent. Затем мы рассмотрим, как настроить и использовать параметрические исследования в ANSYS Discovery. Наконец, мы углубимся в анализ сопряженной теплопередачи для жидкой области и окружающих ее твердых стенок. Каждый раздел будет сопровождаться видеороликами, которые содержат наглядные примеры и иллюстрируют обсуждаемые концепции.
1. Настройка модели ANSYS Discovery CFD
В этом разделе мы рассмотрим настройку модели CFD в режиме модели ANSYS Discovery. Сначала мы выбираем готовый пример и изменяем геометрию в соответствии с нашими потребностями. После этого мы проверяем геометрию на наличие ошибок и дефектов, делаем необходимый ремонт с помощью инструментов Discovery Design и извлекаем объем из твердотельной модели, чтобы определить область жидкости. Далее мы указываем граничные условия, такие как скорости на входе и выходе, температуру и давление, а также задаем физику задачи, выбирая материал жидкости, указывая свойства жидкости, начальную температуру и т. д.
2. Решение модели CFD в ANSYS Discovery: режим исследования
Для решения моделей CFD в ANSYS Discovery доступны два режима: «Исследование» и «Уточнение». В режиме исследования мы можем быстро получить первоначальное решение, получить общее представление о поведении потока и выявить любые потенциальные проблемы или области для улучшения.
Мы запустим модель CFD и покажем вам, как выполнять основные задачи постобработки и визуализировать структуры потока, распределения скорости и градиенты температуры в домене, создавая контурные графики, векторную анимацию и линии тока. Это позволит нам получить представление о поведении потока и выявить любые области интенсивного перемешивания, рециркуляции или теплопередачи.
3. Уточнение сетки в режиме исследования.
Чтобы повысить точность нашего первоначального решения в режиме исследования, мы можем уточнить сетку, используемую для дискретизации геометрии и решения уравнений CFD. Уровень уточнения зависит от желаемой точности и доступных вычислительных ресурсов.
В этой модели мы используем некоторые функции построения сетки, такие как глобальная точность и предварительный просмотр размера, чтобы улучшить качество сетки во всей области. Мы провели исследование сетки, чтобы понять, как плотность сетки и размер элементов могут повлиять на результаты, например, на смешивание горячей и холодной воды и определение максимальной скорости и температуры в области.
4. Улучшение модели CFD: режим уточнения
5. Параметрическое исследование и модификация конструкции.
Использование режима исследования ANSYS Discovery может предоставить быстрое и интуитивно понятное решение, помогающее принимать обоснованные проектные решения относительно моделей CFD. Кроме того, мы можем использовать режим исследования для выполнения анализа чувствительности, изменяя входные параметры и проверяя их влияние. Это позволяет нам оптимизировать конструкцию и определить ключевые параметры, влияющие на поток жидкости и поведение теплопередачи.
Мы можем использовать параметрическое исследование, чтобы определить области для улучшения и внести изменения в конструкцию для оптимизации производительности модели CFD. В нашем параметрическом исследовании мы корректируем граничные условия, такие как скорость потока и температура, а также геометрические особенности модели, которые являются ключевыми параметрами нашей модели CFD. Мы строим тестовые примеры с рядом этих параметров и проверяем улучшение процесса смешивания в модели CFD. Важно отметить, что изменение геометрии невозможно внутри ANSYS Fluent и CFX, поэтому для внесения изменений нам понадобится отдельный инструмент моделирования САПР, например SpaceClaim. Затем мы можем вернуть модель в решатель ANSYS CFD, чтобы настроить и решить новые модели. Однако с помощью ANSYS Discovery мы можем вносить все изменения в геометрию и физику задачи вместе внутри программы, что является огромным преимуществом. Нам не нужно выходить из программы, все интегрировано и развито внутри Discovery.
Получив результаты анализа, мы можем изменить геометрию, скорректировать граничные условия или оптимизировать компоненты системы для достижения желаемых целей производительности. Этот итеративный процесс позволяет нам точно настраивать наши проекты и достигать оптимальных результатов.
6. Анализ сопряженной теплопередачи
В последнем разделе мы исследуем теплообмен в области жидкости и окружающих твердых телах с помощью анализа сопряженной теплопередачи. Мы включаем тепловые граничные условия для стенок колена в дополнение к жидкостным и тепловым условиям, уже присвоенным области жидкости. Сначала мы применяем условие теплового потока к твердым телам, объясняем схему проведения сопряженной теплопередачи в Ansys Discovery, а затем решаем модель и показываем результаты в режиме исследования. Затем мы изучаем влияние введения нового материала и новых тепловых условий в твердые тела, используя мониторы, встроенные в анализ Discovery, для анализа эффектов; меняем материал стен на медный сплав, а затем добавляем изоляцию, наблюдая, как эти изменения влияют на результаты. мы завершаем эту часть демонстрацией настройки и решения модели в режиме уточнения, чтобы обеспечить всестороннее исследование анализа сопряженной теплопередачи в Ansys Discovery.
Используя возможности ANSYS Discovery, мы можем раскрыть потенциал трансформации процесса проектирования, создавая жидкостные и термические продукты, которые не только эффективны и надежны, но и по-настоящему инновационны.