Гидродинамика в МГД-задаче.

[At7sharp 0]

Смоделировал электромагнитное поле, нашел распределение сил в Ансис Емаг.

Дальше стоит задача найти поле скоростей в расплаве металла. Инересует как 2d, так и 3d.

Вопрос такой: Что использовать? CFX, Fluent, CFD?

С чего начать и куда приткнуться? Пока осваиваю матчасть, но плохо представляю различие продуктов для расчета гидродинамики.

[dronm 26]

Для осесимметричной постановке соедини Emag c Flotranom и посчитай переходной процесс. В CFX не стоит колупаться - там вихревые токи рассчитываются только от движения жидкости. Хотя в 3D Emag считали силы и прикладывали в CFX.

Во Fluent всё возможно, но необходимо писать своё UDF для расчёта внешнего магнитного поля.

[At7sharp 0]

Для осесимметричной постановке соедини Emag c Flotranom и посчитай переходной процесс.

А можно немного подробнее? Как соединить? Использовать Coupled-field Analysis?

[dronm 26]

Это называется последовательный Coupled-field Analysis - в хелпе посмотрите идеологию.

В двух словах - Вы организуете две задачи в Emag и Flotran. В обоих задачах переходной процесс. Решаете один шаг по времени в Emag, передаёте поля электромагнитных сил во Flotran, считаете шаг по времени во Flotran-е и передаёте поля скоростей в Emag. Делаете цикл и собственно всё

[At7sharp 0]

Для начала решил сделать не переходной, а гармонический процесс в двухмерной постановке.

Сделал магнитную задачу, затем гидродинамику, но заметил вот что: результат сильно зависит от количества итераций во Флотране.

Т.е. я запускаю расчет, получаю значения скорости, потом запускаю еще раз, и расчет не обнуляется, а продолжается дальше, при этом получаемые значения скоростей сильно уменьшаются.

<noindex></noindex>

P.s. Сейчас понял, что необходимо удалять файл с результатами .rfl, чтобы начать расчет заново. Но теперь у меня расчет стал происходить только (!) с одной итерацией . И еще вопрос: насколько корректно пытаться решить такую задачу в гармоническом, а не переходном режиме?

[soklakov 1 475]

Для CFD задач гармонических расчетов не бывает. Ну или я не встречал.

[At7sharp 0]

А в Solution Options можно выбрать Steady State или Transient. Я так понимаю, что Steady State — это есть установившийся режим, и когда электромагнитные силы находятся в равновесии с силами трения его можно использовать?

[At7sharp 0]

В двух словах - Вы организуете две задачи в Emag и Flotran. В обоих задачах переходной процесс. Решаете один шаг по времени в Emag, передаёте поля электромагнитных сил во Flotran, считаете шаг по времени во Flotran-е и передаёте поля скоростей в Emag. Делаете цикл и собственно всё

Уважаемый dronm, я немного запутался.

Допустим в качестве времени моделирования я задаю один период синусоидального питающего тока. Чтобы его задать в переходном анализе разбиваю нагрузку на 50 подшагов (substeps). Теперь как правильно организовать цикл? У меня два варианта:

• Передавать силы во Флотран после каждого подшага. Таким образом цикл оканчивается через 50 шагов в конце периода синусоиды (ну или 2-3 периодов).
• Сделать расчет полного периода в Емаг, затем передать силы во Флотран и т.д., пока скорость вращения жидкости не будет изменяться на каждой итерации не более чем на 1% допустим.

Как будет правильно?

[dronm 26]

Я бы всё же пытался подумать, хотя бы из того рассуждения, что расчёт заканчивается тогда когда выполнен шаг, а не подшаг (substeps). Если Вы хотите иметь 50 расчётных точек на периоде, вам необходимо задать 50 шагов с соответственным шагом по времени.

В связи с тем что в общем случае распределение магнитного поля зависит от вихревых токов (скоростей) то необходимо решить шаг в Emag, передеть данные во Flotran и вернуть скорости в Emag. Это и будет одна расчётная точка

[At7sharp 0]

У меня тут созрел вопрос по граничным условиям при моделировании одной части задачи относительно плоскости симметрии в Emag.

Задаю два условия:

1. AZ=0 на всех внешних узлах

2. AZ Volt=0 на узлах проводящих сред в плоскости симметрии.

Однако анализируя результаты вижу, что вектор индукции не параллелен плоскости симметрии. Решал похожую задачу в гармоническом режиме, там все норм было, а в переходном не получается. Еще одно отличие по сравнению с гармоническим режимом: там магнитопровод был шихтованным и RSVX=0, а тут массив, и соотв. задается какая-то электропроводность. Подскажите, пожалуйста, в чем может быть ошибка?

Изменено 25 марта 2013 пользователем At7sharp

[At7sharp 0]

В общем, как только не извращался. И полную модель даже посчитал, все равно с 97-м элементом беда какая-то. Вектора не только в плоскости симметрии не параллельны, да и вообще везде в разные стороны торчат, как будто с ума сошли. Получается вот что (плоскость симметрии ХУ, на рис. противоположные зубцы магнитопровода):

Переделал все с элементом 236, получилось все как и должно быть:

Проблема только в том, что в связанной МГД-задаче необходимо использовать элемент первого порядка, чтобы обмениваться результатами с fluid142.

p.s. В хелпе кстати говорится, что солид97 может давать некорректные результаты в трехмерном расчете на границе сред с разной проницаемостью. Но как же тогда быть-то?

[soklakov 1 475]

Проблема только в том, что в связанной МГД-задаче необходимо использовать элемент первого порядка, чтобы обмениваться результатами с fluid142.

Но как же тогда быть-то?

Не факт, что поможет, но где-то я видел элементы, которые можно сделать с одной стороны первого порядка, а с другой второго. Использовать в качестве перехода. Вряд ли он поддерживает нужную Вам физику, но мало ли.

А еще можно всю задачу в CFX порешать. Поговаривают, там электромагнетизм тоже можно считать в полной связке с CFD.

[dronm 26]

97 - всё хорошо считает. Необходимо корректно задать граничные условия. Не видя задачу проблематично ответить что не так

[At7sharp 0]

Задача следующая:

Обозначения:

Серый — магнитопровод, BH, RSVX>0

Розовый — катушки, мю=1, RSVX = 0

Красный — жидкая сталь или воздух

Оранжевый и синий — медная гильза и нерж. обечайка соответственно, мю =1, RSVX>0

Граничные условия:

! --- Задание Volt=0 на проводящих плоскостях симметрии

ESEL, s, mat,, 2 ! Проводящая обечайка

ESEL, a, mat,, 3 ! Только для массивного магнитопровода

ESEL, a, mat,, 5 ! Проводящая гильза

NSLE, s, all ! Selects those nodes attached to the selected elements

NSEL, r, loc, z, 0

D, all, volt, 0

! --- Flux Parallel на всех внешних узлах

ALLSEL, all

NSEL, s, ext ! Выбор узлов на внешних границах модели

D, all, az, 0

D, all, ax, 0 ! Пробовал как без условий по АХ и AY, так и с ними

D, all, ay, 0

Рис. 1. Полная модель.

Рис. 2. Модель без воздуха

Рис. 3. Вид на плоскость симметрии

[dronm 26]

особенно не вникая в суть - условие на границе D, all, volt, 0 корректно ?

[At7sharp 0]

Насколько я могу судить, то корректно: Ансис никаких замечаний при выполнении этой команды не выдает, элементы проводящих сред имеют KEYOPT(1) = 1.

[dronm 26]

Тогда повторюсь - проблем с 97 элементов не было, смотри в граничные условия. Без задачи перед глазами что либо сказать не возможно. На счёт CFX MHD - если снять зависимость распределения магнитной индукции на стенках канала от тока в катушках, то можно напрямую моделировать МГД процесс в CFX без моделирования магнитной системы

[At7sharp 0]

dronm, может быть вы подскажите тогда какие граничные условия в данном случае будут корректными? Если задавать АХ, АУ и АZ = 0, то решение получается некорректным, если только AZ=0, то тоже. Пробовал задавать AZ=0 только в плоскости симметрии, а в остальных узлах все компоненты А = 0, тоже не то получается