Ansys Fluent | Часть 1 | Приложение для моделирования течений жидкостей и газов

Вычислительная гидрогазодинамика (CFD) - это наука о прогнозировании поведения потока жидкости, тепло-и массообмена, химических реакций, и связанные с ними явления путем численного решения набора руководящих математических уравнений:

• сохранения массы;
• сохранение импульса;
• сохранение энергии;
• сохранение видов;
• последствия массовых сил;
• и т.д.

Результаты моделирования течений жидкостей и газов можно использовать как часть процесса разработки, для описания функционирования изделия или протекания процесса, выявления неполадок, оптимизации производительности.

Область потока жидкости в трубе разбита на конечное множество контрольных объемов.

Несмотря на популярность численных методов решения задач гидрогазодинамики в России и США, использование подобных программных продуктов не заменяет испытаний и экспериментов, а оптимизирует методики их проведения и уменьшает количество испытаний, что приводит к снижения общих усилий и затрат, необходимых для экспериментов и сбора данных.

ANSYS FLUENT - программное обеспечение, которое обладает широкими возможностями моделирования физических процессов с целью анализа влияния жидкости на изделие или оборудование.

Решатель ANSYS FLUENT основан на методе конечных объемов, при этом:

• область течения разделяется на конечное множество контрольных объемов;
• в этом множестве контрольных объемов решаются уравнения сохранения массы, импульса, энергии и т.д.
• уравнения в частных производных дискретизируется в систему алгебраических уравнений;
• затем производиться численное решение этих алгебраических уравнений в расчетной области.

Рассмотрим основные возможности и свойства ANSYS FLUENT

Проверенная технология решателя и точные вычисления

ANSYS FLUENT надежно и эффективно выполняет расчеты для всех физических моделей и типов, включая стационарное или переходное течение, несжимаемый или сжимаемых течений (от малых дозвуковых до гиперзвуковых), ламинарный или турбулентный потоки, ньютоновских или неньютоновских жидкостей, идеального или реального газа.

В основе ANSYS CFD лежат современные устойчивые решатели, такие как pressure-based coupled, fully-segregated pressure-based и два density-based решателя, позволяющие получать устойчивое и точное решение для практически неограниченного спектра режимов течения.

Модели турбулентности

В технике в основном преобладает турбулентное течение жидкости, поэтому программное обеспечение ANSYS FLUENT всегда уделяло особое внимание для описания моделей турбулентности, для их эффективного и точного расчета. Для расчета доступны следующие модели турбулентности:

• однопараметрическая модель Spalart-Allmaras;
• двухпараметрические модели k-ε, RNG k-ε, Realizable k-ε;
• двухпараметрические k-ω, SST k-ω;
• модели Рейнольдсовых напряжений: RSM, k-ω RSM;
• модель V2F;
• модели крупных вихрей LES;
• модели неприсоединенного вихря DES.

Теплопередача и радиация

Оптимизация тепловых потоков может играть решающее значение во многих типах промышленного оборудования, например, лопатки турбин, блоки цилиндров и камеры сгорания, а также в конструкции зданий и сооружений. В таких случаях точный расчет конвективного теплообмена имеет важное значение. Во многих из этих случаев распространение тепла в твердом теле и/или передача тепла излучением также играет важную роль. ANSYS FLUENT предлагает современные технологии для совместного решения задач течения жидкости и сопряженного теплообмена. Дополнительные функции включают в себя возможность проводить расчеты теплопроводности через тонкие перегородки, термические сопротивления при контакте, в областях между твердыми телами и через покрытия, на твердых поверхностях. ANSYS FLUENT включает в себя богатство моделей, позволяющих рассчитывать все виды радиационного теплообмена между жидкостью и твердым телом. ANSYS FLUENT дает пользователю возможность выбрать различные спектральные моделей для учета зависимости длины волны при проведении расчета.

Поддерживает следующие модели:

• ламинарная/турбулентная вынужденная конвекция, включая расчет вязкого трения;
• свободная и смешанная конвекция;
• радиационный теплообмен (DO, DTRM, P1, Rosseland, Surface-to-surface) с учетом полупрозрачности;
• сопряженный теплообмен;
• модель солнечной радиации.

Знакомимся дальше с Ansys Fluent