Ansys Fluent | Часть 2 | Приложение для моделирования многофазных течений, горения, акустики

Многофазные потоки

Множество приложений вычислительной гидродинамики могут рассчитывать не только однофазные потоки жидкости, но и двухфазные. ANSYS FLUENT является лидером в технологии моделирования многофазных течений. Его разнообразные возможности позволяют инженерам получить представление о процессах, происходящем в оборудовании при двухфазном течении. Полный набор моделей позволяет ANSYS FLUENT выявить взаимодействие между несколькими фазами потока: газом и жидкостью, дисперсных частиц и капель, со свободными поверхностями.

Для многофазных несмешивающихся потоков ANSYS FLUENT предлагает volume-of-fluid (VOF) модель. Для многофазных задач, таких как распылительные сушилки, жидкое распыление топлива и т.д. может быть использована модель discrete phase model (DPM). Простая модель DPM позволяет производить моделирование разбрызгивания капель. Кроме того, благодаря модели дискретных частиц (DEM) можно производить точное отслеживание столкновений между крупными твердыми частицами. Кроме того ANSYS FLUENT может моделировать такие сложные явления как эрозия. Для взаимопроникающих жидкостей или фаз, ANSYS FLUENT позволяет использовать модель Эйлера. Модель Эйлера для многофазных потоков имеет богатый набор опций для расчета обмена массой, импульсом и энергией.

Модели горения

• Модель распада вихрей (EDM).
• Модели PDF-типа.
• Модель Flamelet.
• Модель горения Subgrid scale для (LES).
• Модель типа Partially premixed.
• Модели конечной скорости химической реакции.
• Модель поджига и затухания.
• Модель горения угля.
• Модель горения жидкости.
• Модели загрязнения: NOx, SOx, модель образования сажи.
• Импорт реакций в формате Chemkin.
• Многостадийные поверхностные реакции.

Акустика

При акустических расчетах ANSYS FLUENT может рассчитать уровень шума от нестационарных колебаний и давления в нескольких направлениях. Переходные предсказания LES для поверхностного давления могут быть преобразованы в частотный спектр с помощью встроенного инструмента быстрого преобразование Фурье (FFT). Модель акустической аналогии Фокса-Вильямса может быть использована для расчета распространения источников звука для различных объектов, начиная от плохо обтекаемых тел и заканчивая вращающимися лопастями вентилятора. Присутствует модель источника широкополосного шума для стационарного моделирования.

Взаимодействие потока с твердыми телами

Влияние потока жидкости на твердое тело может быть смоделировано путем сочетания программного обеспечения ANSYS FLUENT с модулем решения задач строительной механики  ANSYS Structural. Используя единую среду пользователя (ANSYS Workbench) можно легко настроить и смоделировать взаимодействие жидкости с твердым телом. Надежный и гибкий алгоритм позволяет изменять полученную в ANSYS FLUENT сетку области течения даже при больших перемещениях границ. Эти перемещения могут быть определены пользователем в явном или неявном виде. Во всех случаях граница смещения распространяется во внутреннее пространство сеточного объема, при этом малые и пристеночные элементы деформируются меньше. Это обеспечивает хорошее разрешение пограничного слоя и позволяет работать с большими деформациями сетки.

Динамические и скользящие сетки

Возможность динамического построения сеток в ANSYS FLUENT обеспечивает решение сложных задач, в том числе движение цилиндров в двигателях внутреннего сгорания, движение золотника в клапане и т.д. ANSYS FLUENT предлагает несколько различных схем восстановления сеток: размножение, выравнивание и перестройка. Эти схемы могут быть использованы для различных подвижных деталей в пределах одного моделирования при необходимости. По ключевым узлам сетки существует возможность "подкачки" (увеличения) сетки автоматически или вручную в процессе решения в соответствии с последовательностью предварительно сгенерированных сеток. Для этого требуется только начальная сетка и задания граничных условий.

Динамические сетки совместим с множеством других моделей, включая модели распыления, горения многофазных течений сжимаемого газа и т.д. В ANSYS FLUENT также существует возможность построения скользящих сеток, которые хорошо зарекомендовали себя в задачах по расчету параметров смесительных емкостей, насосов и турбин.

Продолжаем знакомиться с Fluent.