Задание переменных физ. свойств жидкости f(p,T)

[Dragonheart 0]

Всем доброго времени суток) требуется помощь по следующему вопросу: как в cfx задать зависимости плотности, теплоемкости и т.д. от темперауты и давления в каждом узле сетки? В cfx работаю совсем недавно, поэтому желательно наиболее доступным языком, как добавить свои функции, описать переменные и т.д, т.к. русскоязычной литературы по cfx вобще найти не сумел..

собственно, задача: рассчитаь течение потоков в струйном аппарате, рабочая среда вода при 290 С и ~26 Мпа, инжектируемая среда вода при температуре 540 С и давлении 24.5 Мпа. Пока что сделал модель как смешение двух различных жидкостей, но результаты очень сомнительные выходят, что и следовало ожидать..

[Student. 0]

Ну самый простой способ-получить полиномиальное уравнение в экселе зависимости от температуры требуемого свойства при заданном давлении, потому что при небольших градиентах давления свойства меняются ооочень слабо.

Потом cfx создать expression этого полинома с соответствующими размерностями и в соответствующем поле свойств материала ввести этот expression. Ну а касаемо вязкости и теплопроводности-в cfx реализована модель Сатерленда, которая дает вполне приемлемые результаты. Идельчик подскажет что да как.

Вообще поищи в форуме-тут поднималась эта тема. Картинка больше похожа на некорректный или не сошедшийся расчет. От свойств материала физичность картины не сильно страдает.

К примеру вот как должено выглядеть выражение для теплопроводности в зависимости от температуры в ансисе:

(8e-06)[W m^-1 K^-3]*T^2 +0.011[W m^-1 K^-2]*T+7.991[W m^-1 K^-1]

А вот так полином выглядел в экселе(Полином второй степени. Высшим порядком гладкие кривые аппроксимировать смысла нет, а если не аппроксимируются, то скорее всего так просто не получится задать):

(8e-06)*T^2 +0.011*T+7.991

[Dragonheart 0]

Спасибо за информацию, но пока что не сильно продвинулся в данном вопросе.. Например, можно ли в ансис ввести какой-то двумерный массив данных, содержащий значение температуры и теплоемкости от температуры? а апроксимировать уже непосредственно в ансисе? потому что апроксимировать например теплоемкость на всем диапазоне температур 290С --> 540 C одним полиномом вряд ли возможно. (см. график.) Или же, если апроксимировать на разных участках разными полиномами, то как добавить в ансис кусочно-непрерывную функцию?

график Cp(t), построенный в маткаде с помощью функций из water steam pro 6, приложу чтобы проблема наглядно видна была.. пик - вблизи критической точки. в этом вся суть проблемы, вблизи критической точки плотность и вязкость тоже резко меняются, и если это никак не учитывать то полная чушь выйдет в итоге..

Изменено 13 февраля 2012 пользователем Dragonheart

[Student. 0]

Ну на самом деле для этого в cfx специально для этого существуют User Functions, но здесь линейная интерполяция, экстраполяция вообще нелогичная, поэтому нужно большое количество точек, особенно вблизи резких градиентов и значения также за пределами исследуемой области аргумента.

Вот использование User Functions на примере скорости. Но здесь формат файла не подходит для 13-го ансиса. Надо будет в ручную подправить.

<noindex>http://www.edr.no/blogg/ansys_bloggen/ansy...ansient_profile</noindex>

Изменено 14 февраля 2012 пользователем Student.

[Miki 3]

товарищ Студент, давайте не будем мутить воду в относительно прозрачном вопросе

для таких случаев CFX есть специальные материалы сделанные по стандарту IAPWS ,импортируйте из установочной директории и наслаждайтесь.там несколько материалов по воде , разбитые на диапазоны применимости по давлению и температуре, найдите свой.

однако моделирование вблизи критических точек материала требует аккуратного обращения и параметрами решателя и уж тем более с такой задачей.

сверзвуковое сопло хотите на сверхкритике ?

не спешите с наскоку брать такую задачку, протестируйтесь на известных решениях/замерах и все получится

[Dragonheart 0]

Ну на самом деле для этого в cfx специально для этого существуют User Functions, но здесь линейная интерполяция, экстраполяция вообще нелогичная, поэтому нужно большое количество точек, особенно вблизи резких градиентов и значения также за пределами исследуемой области аргумента.

Вот использование User Functions на примере скорости. Но здесь формат файла не подходит для 13-го ансиса. Надо будет в ручную подправить.

<noindex>http://www.edr.no/blogg/ansys_bloggen/ansy...ansient_profile</noindex>

Ну вблизи пика достаточно точек 15-20, во всяком случае если посмотреть график по такому количеству точек в маткаде, то вполне соответствует оригиналу. Возможно действительно просто добавлю пользовательские функции по 25-30 точек для каждой в диапазоне 250...550 С. За ссылку спасибо, гляну потом..)

товарищ Студент, давайте не будем мутить воду в относительно прозрачном вопросе

для таких случаев CFX есть специальные материалы сделанные по стандарту IAPWS ,импортируйте из установочной директории и наслаждайтесь.там несколько материалов по воде , разбитые на диапазоны применимости по давлению и температуре, найдите свой.

однако моделирование вблизи критических точек материала требует аккуратного обращения и параметрами решателя и уж тем более с такой задачей.

сверзвуковое сопло хотите на сверхкритике ?

не спешите с наскоку брать такую задачку, протестируйтесь на известных решениях/замерах и все получится

А вы уверены что база стандартных материалов есть в ломаной версии 13.0, лежащей на торрентах?) если да, то буду искать где она там, т.к. при задании материалов у меня список стандартных был минимален, воздух при 25 С, вода при нормальных условиях и вроде всё..

Нет, сверхзувоковое не хочу, да оно там и не нужно. Область применения - ядерная энергетика (специфика моего института, понимаете ли.. ;)), если подробнее, то для организации рециркуляции в корпусных реакторах.. Но всё это не более чем интересная задачка пока что, ближайшие годы реакторов на сверхкритических параметрах теплоносителя даже в виде работоспособных проектов не предвидется, что может быть и к лучшему..)

[Student. 0]

товарищ Студент, давайте не будем мутить воду в относительно прозрачном вопросе

для таких случаев CFX есть специальные материалы сделанные по стандарту IAPWS ,импортируйте из установочной директории и наслаждайтесь.там несколько материалов по воде , разбитые на диапазоны применимости по давлению и температуре, найдите свой.

однако моделирование вблизи критических точек материала требует аккуратного обращения и параметрами решателя и уж тем более с такой задачей.

сверзвуковое сопло хотите на сверхкритике ?

не спешите с наскоку брать такую задачку, протестируйтесь на известных решениях/замерах и все получится

Ну я просто ответил на вопрос. И есть вероятность, что человек может интересоваться несколько большим, чем стандартной библиотекой.

Считаю что лучше будет понять механизм решения проблемы, а не просто решить ее.

[Miki 3]

смотрим здесь

ansys_inc/v130/CFX/etc/materials-extra/materials-iapws.ccl

начиная с 12 версии все файлы точно есть

нет понятия "пиратской" и "не пиратской" версии с точки зрения дистрибутива

только наличие лицензионного договора определяет лицензионное право на использование продукта

[Student. 0]

Miki, посмотрите внимательно на диапазон давления во встроенной модели. Dragonheart моделирует область несколько большего давления. Раза так в два.

Изменено 16 февраля 2012 пользователем Student.

[Miki 3]

проверьте материал Steam5VL из файла materials-IAPWS.ccl

заявленный диапазон свойств 450К-900 К и 1000-30 000 КПа

[Student. 0]

На сверхкритических параметрах это рабочее тело вести себя как газ или жидкость будет?

[Dragonheart 0]

На сверхкритических параметрах это рабочее тело вести себя как газ или жидкость будет?

Student, по плотности, теплопроводности и т.д. ближе к пару, чем к жидкости, и, кроме того, явно уже нельзя считать среду несжимаемой.

Вобщем, по вашему совету создал 4 функции плотность, теплоемкость, теплопроводность, и вязкость как f(T) по 25-30 точкам. Что получилось - сейчас скрины выложу. Распределение скоростей и давлений не противоречит на мой взгляд здравому смыслу, но с температурой косяк. Жидкость при входе в сопло почти мгновенно прогревается буквально на первых сантиметрах после входа, откуда такая аномально высокая теплопроводность получается - не понятно.. в чем может быть ошибка, если сама функция теплопроводности вроде верно задана?

и ещё несколько вопросов наметилось:

1) для чего можно использовать граничное условие static Pressure? я всегда использую total Pressure, т.к. оно учитывает в том числе и динамический напор, верно..?

2)в пост-процессоре Pressure это статическое + перепады по Бернулли, а total Pressure это ещё с учетом температурных эффектов?

3)чем opening и outlet принципиально отличаются? и то, и то граница, через которую жидкость вытекает ведь..

4) в чем отличие temperature и total temperature, и в препроцессоре и в постпроцессоре?

п.с. заранее спасибо.. =)

Изменено 18 февраля 2012 пользователем Dragonheart

[Student. 0]

Student, по плотности, теплопроводности и т.д. ближе к пару, чем к жидкости, и, кроме того, явно уже нельзя считать среду несжимаемой.

Вобщем, по вашему совету создал 4 функции плотность, теплоемкость, теплопроводность, и вязкость как f(T) по 25-30 точкам. Что получилось - сейчас скрины выложу. Распределение скоростей и давлений не противоречит на мой взгляд здравому смыслу, но с температурой косяк. Жидкость при входе в сопло почти мгновенно прогревается буквально на первых сантиметрах после входа, откуда такая аномально высокая теплопроводность получается - не понятно.. в чем может быть ошибка, если сама функция теплопроводности вроде верно задана?

и ещё несколько вопросов наметилось:

1) для чего можно использовать граничное условие static Pressure? я всегда использую total Pressure, т.к. оно учитывает в том числе и динамический напор, верно..?

2)в пост-процессоре Pressure это статическое + перепады по Бернулли, а total Pressure это ещё с учетом температурных эффектов?

3)чем opening и outlet принципиально отличаются? и то, и то граница, через которую жидкость вытекает ведь..

4) в чем отличие temperature и total temperature, и в препроцессоре и в постпроцессоре?

п.с. заранее спасибо.. =)

1. Полное давление ага- статическое плюс скоростной напор. Для чего использовать-не сталкивался, но можно пофантазировать, если речь о inlet.

2. В посте точно так же, как и в препроцессоре. Pressure-статическое. Скаляр. Total Pressure-статическое плюс скоростной напор.

3. Принципиально-через простой аутлет рабочее тело не может "втекать" в расчетную область, через opening-может, исходя из заданных параметров среды за расчетной областью. Инструмент малопонятный и задавать таким типом границы непосредственно выход из исследуемой области не совсем верно. Как правило присоединенные объемы такой границей заканчиваются. В хелпе обстоятельно описано это дело.

4. Так же, как и в случае с давлениями.

А вообще-какая цель расчета? Если посмотреть картинки и физичность модели-это одно, а если получить параметры-другое.

[Dragonheart 0]

1. Полное давление ага- статическое плюс скоростной напор. Для чего использовать-не сталкивался, но можно пофантазировать, если речь о inlet.

2. В посте точно так же, как и в препроцессоре. Pressure-статическое. Скаляр. Total Pressure-статическое плюс скоростной напор.

3. Принципиально-через простой аутлет рабочее тело не может "втекать" в расчетную область, через opening-может, исходя из заданных параметров среды за расчетной областью. Инструмент малопонятный и задавать таким типом границы непосредственно выход из исследуемой области не совсем верно. Как правило присоединенные объемы такой границей заканчиваются. В хелпе обстоятельно описано это дело.

4. Так же, как и в случае с давлениями.

А вообще-какая цель расчета? Если посмотреть картинки и физичность модели-это одно, а если получить параметры-другое.

Основные цели1) освоить МКЭ на примере cfx 2) построить физически верную модель задачи 3) оценить параметры, в первую очередь интересуют: массовый расход инжектируемой среды, температура на выходе, и давление перед входом в рабочее сопло.

если не разберусь из-за чего такое странное распределение температур выходит, м.б. попробую тоже самое сделать в flowvision 2.5, там хотя бы русификация есть, правда не работал вобще еще ни разу в этой программе. Насчет температур, у вас есть какие-то предположения, в чем может быть ошибка? вроде невязка для сохранения энтальпии уходит за e-04, т.е. решение с точки зрения теплообмена сходится.. но результат странный очень с точки зрения здравого смысла. (там в предыдущем сообщение на скрине где температура видно что жидкость в сопле практически мгновенно при входе прогревается )

Изменено 19 февраля 2012 пользователем Dragonheart

[Student. 0]

Дело пойдет быстрее, если вложишь дефник. Так слишком мало информации-ни о модели, ни о ГУ, ни о сетке.

И да, по "невязкам" о сходимости задачи можно судить весьма косвенно

Изменено 19 февраля 2012 пользователем Student.

[Dragonheart 0]

Дело пойдет быстрее, если вложишь дефник. Так слишком мало информации-ни о модели, ни о ГУ, ни о сетке.

И да, по "невязкам" о сходимости задачи можно судить весьма косвенно

хмм.. что такое "дефник"?? что-то из файлов проекта..? тогда закину проект на обменник.. <noindex>http://ifolder.ru/28808348</noindex>, т.к. там размер ~200мб.

[Student. 0]

в директории файл с расширением def должен быть. ну да ладно. трафик казенный потрачу.

Бррр... Может я чего-то не понимаю, но по-моему полный сумбур в граничных условиях.

Чем вызван такой принцип задания параметров? Почему вход инжектируемой жидкости не задать просто инлетом?

Почему на входе инжектирующей жидкости скорость задана и стаитческая температура? Обычный подход - полное давление и полная температура.

Зачем источниковый член на инлете?

Пользовательские функции из файла брали или вручную забивал?

Изменено 20 февраля 2012 пользователем Student.

[Dragonheart 0]

в директории файл с расширением def должен быть. ну да ладно. трафик казенный потрачу.

Бррр... Может я чего-то не понимаю, но по-моему полный сумбур в граничных условиях.

Чем вызван такой принцип задания параметров? Почему вход инжектируемой жидкости не задать просто инлетом?

Почему на входе инжектирующей жидкости скорость задана и стаитческая температура? Обычный подход - полное давление и полная температура.

Зачем источниковый член на инлете?

Пользовательские функции из файла брали или вручную забивал?

1) спасибо за потраченное терпение)

2)инлет заменил на opening потому что это наиболее точно задачу характеризует: мы заранее не знаем, в какую строну там потечет и потечет ли вобще, знаем только давление и температуру. использовал opening, получил что потечет как раз в нужную сторну - во внутрь. хотя если заменить на инлет все распределения вобще не изменятся

3. в рабочем потоке задал то, что знаю. Какое необходимо давление я как раз должен найти, но зато твердо знаю массовый расход (сл, и скорость) воды на входе (это массовый расход через реактор/ число насосов) ну и её температуру. Разьве нельзя задать граничные условия как скорость+температура?

4. источник не нужен, да.. это я разбирался в настройках и не отключил. но фишка в том, что и без него распределение температур столь же "аномальное"

5. вручную вбивал((( способа копировать столбец из маткада в ансис не нашел. впрочем как и сохранить созданные функции в качестве шаблонных.. если эти возможности и есть, они хорошо спрятаны там..

п.с. мне кажется, причина ошибки не в гран. условиях а в моих этих 4 функциях.. т.к. с теми же гран. условиями, но на постоянных свойствах (и с маленькими градиентами температур), такого бреда не выходит. Но вот в чем конкретно ошибка, пока не нашел..

Изменено 20 февраля 2012 пользователем Dragonheart

[Student. 0]

1. Стараюсь помочь в том, что не трудно.

2. Тут не могу прокомментировать. На стационарном режиме эта граница не вызывает вопросов. На переходных мне непонятно ее поведение. Если простой инлет поставить-он тоже скажет, что не течет.

3. Скорость и температура-спорные ГУ. Лучше задать уж тогда расход и температуру, раз известны они. Причем температуру-полную.

4. источник не нужен тут. и инициализации в стационаре тоже. Кстати, посмотри нестационарную задачу-может объяснение получится, хотя меня тоже смущает такой прогрев резкий. не имел дело с рабочими телами высокой теплопроводности и теплоемкости, поэтому не могу результат оценить.

5. Чтобы вручную не писать - используй мою ссылку. Я файлы скинул в которых в верном формате (для 13-го ансиса, по крайней мере) вбиты данные, поэтому дополни, особенно в районе критики, точек хоть из маткада, хоть от куда. User Functions, повторюсь, интерполирует линейно, а экстраполирует никуда не годно. Диапазон расширь. В начальных итерациях или в отдельных элементах некачественной сетки значения могут на порядки выходить из области допустимых значений, что может сильно повлиять на расчет. С этими данными такая же мура у меня получилась.

plotnost.txt

teploemkost.txt

teploprovodnost.txt

viscos.txt

Изменено 21 февраля 2012 пользователем Student.

[Dragonheart 0]

1. Стараюсь помочь в том, что не трудно.

2. Тут не могу прокомментировать. На стационарном режиме эта граница не вызывает вопросов. На переходных мне непонятно ее поведение. Если простой инлет поставить-он тоже скажет, что не течет.

3. Скорость и температура-спорные ГУ. Лучше задать уж тогда расход и температуру, раз известны они. Причем температуру-полную.

4. источник не нужен тут. и инициализации в стационаре тоже. Кстати, посмотри нестационарную задачу-может объяснение получится, хотя меня тоже смущает такой прогрев резкий. не имел дело с рабочими телами высокой теплопроводности и теплоемкости, поэтому не могу результат оценить.

5. Чтобы вручную не писать - используй мою ссылку. Я файлы скинул в которых в верном формате (для 13-го ансиса, по крайней мере) вбиты данные, поэтому дополни, особенно в районе критики, точек хоть из маткада, хоть от куда. User Functions, повторюсь, интерполирует линейно, а экстраполирует никуда не годно. Диапазон расширь. В начальных итерациях или в отдельных элементах некачественной сетки значения могут на порядки выходить из области допустимых значений, что может сильно повлиять на расчет. С этими данными такая же мура у меня получилась.

спасибо, ссылку посмотрю. насчет лучше расход а не скорость - пробовал и так, и так, результаты идентичны. А вобще, наверное попробую тоже самое смоделить в flovision 2.5 и сравнить результаты..