Оссесимметричная тепловая задача с нагревом радиацией

[Гость YT]

Данный вопрос уже задавался и мне посоветовали ознакомится с vm125.dat Я попробовал построить модель по образу и подобию, однако теплообмена не происходит. Подозреваю, что либо все лечится заменой одного маленького параметра либо не применимо вовсе, т.к. геометрии не идентичны.

Листинг файла.

KEYW,PR_SET,1

KEYW,PR_STRUC,1

KEYW,PR_THERM,1

KEYW,PR_FLUID,0

KEYW,PR_ELMAG,0

KEYW,MAGNOD,0

KEYW,MAGEDG,0

KEYW,MAGHFE,0

KEYW,MAGELC,0

KEYW,PR_MULTI,1

KEYW,PR_CFD,0

KEYW,LSDYNA,0

/GO

!*

/COM,

/COM,Preferences for GUI filtering have been set to display:

/COM, Thermal

!*

/PREP7

*SET,robr,0.003

*SET,rzahv,0.015

*SET,k,1.001

*SET,rkrep,0.006

*SET,rpech,0.025

*SET,hobr,0.025

*SET,hkrep,0.01

*SET,hpech,0.15

*SET,hzahv,0.25

*SET,bpech,0.005

*SET,rfil,0.003

*SET,Tifilm, 30

*SET,STfilm1,40

*SET,STfilm2,60

*SET, Tair, 1200

*SET, tair2, 25

*SET, N1,20

*SET, N2,20

*SET, N3,40

*SET, Moshnost, 1200

!Задание структурных свойств

*SET, YM1000, 6.714285714*1000000*9.8

*SET, YM1100, 7.571428571*1000000*9.8

*SET, YM1200, 10.57142857*1000000*9.8

*SET, TM1000, 8600*1000000*9.8

*SET, TM1100, 8400*1000000*9.8

*SET, TM1200, 8200*1000000*9.8

!Задание геометрии

!Задаем образец

NUMSTR, Line, 100

RECTNG, 0,robr/k,-hobr,k*hobr,

RECTNG, 0,rkrep,k*hobr,k*hobr+hkrep,

RECTNG, 0,rkrep,-hobr,-(hobr+hkrep),

NUMSTR, Line, 200

aglue, 1,2,3

CM,obr,AREA

NUMSTR, Line, 500

! Создаем захваты

NUMSTR, Area, 100

RECTNG, 0,rzahv,-hobr,-hpech,

RECTNG, 0,rzahv,k*hobr,hpech,

RECTNG, 0,rzahv,hpech,hzahv+k*hobr,

RECTNG, 0,rzahv,-hpech,-(hzahv+hobr),

Aovlap, 4, 100

Aovlap, 5, 101

aglue, 100, 102

aglue, 103, 104

NUMSTR, Area, 200

NUMSTR, Line, 600

rectng, rpech, rpech+bpech, -hpech, hpech

_MATL=1

MPTEMP,R5.0, 1, 1, 0.000000000E+00,

MPDATA,R5.0, 1,EX ,_MATL , 1, 1.020000000E+11,

MPTEMP,R5.0, 1, 1, 0.000000000E+00,

MPDATA,R5.0, 1,NUXY,_MATL , 1, 0.300000000 ,

MPTEMP,R5.0, 1, 1, 0.000000000E+00,

MPDATA,R5.0, 1,ALPX,_MATL , 1, 9.360000000E-06,

MPTEMP,R5.0, 1, 1, 0.000000000E+00,

MPDATA,R5.0, 1,DENS,_MATL , 1, 4850.00000 ,

MPTEMP,R5.0, 1, 1, 0.000000000E+00,

MPDATA,R5.0, 1,KXX ,_MATL , 1, 7.44000000 ,

MPTEMP,R5.0, 1, 1, 0.000000000E+00,

MPDATA,R5.0, 1,C ,_MATL , 1, 544.000000

_MATL=2

MPTEMP,R5.0, 1, 1, 0.000000000E+00,

MPDATA,R5.0, 1,EX ,_MATL , 1, 2.070000000E+11,

MPTEMP,R5.0, 1, 1, 0.000000000E+00,

MPDATA,R5.0, 1,NUXY,_MATL , 1, 0.290000000 ,

MPTEMP,R5.0, 1, 1, 0.000000000E+00,

MPDATA,R5.0, 1,ALPX,_MATL , 1, 1.510000000E-05,

MPTEMP,R5.0, 1, 1, 0.000000000E+00,

MPDATA,R5.0, 1,DENS,_MATL , 1, 7850.00000 ,

MPTEMP,R5.0, 1, 1, 0.000000000E+00,

MPDATA,R5.0, 1,KXX ,_MATL , 1, 46.7000000 ,

MPTEMP,R5.0, 1, 1, 0.000000000E+00,

MPDATA,R5.0, 1,C ,_MATL , 1, 419.000000 ,

_MATL=3

MPTEMP,R5.0, 1, 1, 0.000000000E+00,

MPDATA,R5.0, 1,EX ,_MATL , 1, 2.210000000E+11,

MPTEMP,R5.0, 1, 1, 0.000000000E+00,

MPDATA,R5.0, 1,NUXY,_MATL , 1, 0.300000000 ,

MPTEMP,R5.0, 1, 1, 0.000000000E+00,

MPDATA,R5.0, 1,ALPX,_MATL , 1, 1.300000000E-05,

MPTEMP,R5.0, 1, 1, 0.000000000E+00,

MPDATA,R5.0, 1,DENS,_MATL , 1, 8900.00000 ,

MPTEMP,R5.0, 1, 1, 0.000000000E+00,

MPDATA,R5.0, 1,KXX ,_MATL , 1, 91.7000000 ,

MPTEMP,R5.0, 1, 1, 0.000000000E+00,

MPDATA,R5.0, 1,C ,_MATL , 1, 461.000000 ,

!Задаем элементы.

!*

ET,1,PLANE55

!*

KEYOPT,1,1,0

KEYOPT,1,3,1

KEYOPT,1,4,0

KEYOPT,1,8,0

KEYOPT,1,9,0

!*

ET,2,SURF151

!*

KEYOPT,2,3,1

KEYOPT,2,4,0

KEYOPT,2,5,1

KEYOPT,2,6,0

KEYOPT,2,7,0

KEYOPT,2,8,0

KEYOPT,2,9,0

ET,3,LINK32

R, 1,1

Lesize, 100, robr/3

Lesize, 102, robr/3

Lesize, 105, robr/3

Lesize, 106, robr/3

Lesize, 108, robr/3

Lesize, 109, robr/3

Lesize, 101, hobr/20

Lesize, 103, hobr/20

Amesh, 1

Amesh, 4

Amesh, 5

!Меняем материал

mat,2

esize, 0

smrtsize, 2

Amesh, 100

Amesh, 101

Amesh, 102

Amesh, 103

mat,3

Amesh, 200

type, 3

lmesh, 603

mat, 2

lmesh, 505

lmesh, 509

mat, 1

lmesh, 101

FINISH

/AUX12

EMIS,1,.63

EMIS,2,.8

EMIS,3,.1

VTYPE,1 ! HIDDEN PROCEDURE FOR VIEW FACTORS

GEOM,1 ! GEOMETRY SPECIFICATION 2-D

WRITE,rad ! WRITE RADIATION MATRIX TO FILE VM125.SUB

FINISH

/prep7

DOF,TEMP

ET,4,MATRIX50,1,,,,,1

type, 4

SE,rad

TOFFST,273.0

/SOL

!sfl, 601, hflux, (Moshnost/(3.14*rpech*2*hpech*2))

OUTRES,ALL,LAST,

!*

TIME,600

AUTOTS,1

DELTIM,0.5,0.1,1,0

KBC,1

[Cranium 0]

Доброго времени суток!

Разбирался с подобной задачей - на первый взгляд - у Вас не сориентированы нормали +Y, если почитать документацию по LINK32 и методам передачи тепла радиацией с помощью суперэлемента, там сказано что энергия распространяется в положительную сторону.

Разверните на правой части модели элементы LINK32 нормалями Y в сторону излучения.

Если придется делать геометрию сложной формы и излучать одновременно и вверх и вбок, придется вводить дополнительные системы координат.

Прорюхал это буквально вчера...

Успехов!

[Гость Буратино]

А вот в догонку такая задача (осесимметричная тепловая с нагревом радиацией).

Через длинную горячую трубу с постоянной скоростью протягивается бесконечная проволока и радиационно нагревается.

Каким способом в Ansys задать эту протяжку и связанный с ней приход/уход тепла (массы) из системы?

P.S. Еще. Противотоком проволоке течет газ (защитная атмосфера).

[Гость Буратино]

Все. Понял, не дурак.

[LAV 0]

Здравствуйте господа расчетчики.

У меня есть некоторый опыт в решении тепловых задач с радиационным теплообменом (в ANSYS).

По поводу VM125 (ANSYS Verification Manual 125).

Данный пример можно решить с помощью супер-элемента MATRIX50 (как описано в help).

Или же применив Radiosity Solver (ANSYS 5.7.1 and later), смотри Thermal Analysis Guide\Radiation.

А вообще то эта задача сводится к простейшей алгебраической формуле.

По поводу задачи с проволокой протягиваемой через трубу. Движение проволоки можно попытаться задать с помощью тепловых потоков на граничных сечениях. Другой вопрос как их расчитать? Все зависит от сложности постановки задачи.

А если чесно, я не знаю ни одного CAE пакета, который бы позволял решать серьезные задачи с радиационным теплообменом. Дело в том что в известных мне пакетах (ANSYS, MARC, NASTRAN) заложена теория ДИФФУЗНОГО серого тела. Это значит, что тело излучает и ОТРАЖАЕТ диффузно (с поверхности в полусферу). Т.е. если в вашей задаче излучающие и отражающие поверхности "гладкие", т.е. излучение носит зеркальный или дифузно-направленный характер, эта задача стандартными методами не решается. Пишите свои макросы, процедуры и элементы.

P.S.: С уважением, надеюсь мой опыт будет полезен.

[Cranium 0]

По поводу переотражения от гладких поверхностей, не могли бы Вы поподробнее описать хитрости?

Можно по e-mail.

cranium@hea.iki.rssi.ru

[LAV 0]

По поводу переотражения от гладких поверхностей.

Во-первых необходимо определить, что мы говорим не просто о гладких поверхностях, но о оптически гладких. Т.е. поверхностях имеющих зеркальный характер отражения. Вообще различают следующие виды отражения: диффузное, направленно-диффузное и зеркальное. Диффузный и зеркальный механизмы отражения являются предельными случаями направленно-диффузного механизма. Т.е. это идеализированные модели отражения.

Все выше сказанное необходимо для того чтобы понять какая модель отражения применима в интересующей вас задаче. Если не все понятно, я рекомендую ознакомится с книгой В.П. Исаченко, В.А. Осипова, А.С. Сукомел “Теплопередача”, Часть 4: Теплообмен Излучением, Параграф 17-13: Теплообмен излучением при наличии отражающих поверхностей.

Я буду рад помочь, но для этого необходимо представлять постановку вашей задачи.

А по поводу “хитростей”, для моделирования зеркального отражения я применял метод: “зеркальных отображении”. Так что давайте рассмотрим вашу задачу, и если моя методика будет применима, будем говорить уже конкретно.

P.S.: При желании можете писать на email: leonov_av@mail.ru

Желаю успехов, на ниве моделирования.

[AnpilovVN 1]

Инженер нашей фирмы, написал методичку ( маленькую книжку - примено 150 страниц.)

Как раз по этой тематике.

Можете познакомиться с этой книгой в нашем офисе.

С уважением Анпилов В.Н.

www.cadfem.ru

[AnpilovVN 1]

Уважаемый "YT",

Посмотрите задачу на нашем сайте:

"Тепловой расчет модели объекта сложной формы",

А.С. Шадский (CAD-FEM GmbH).

<noindex>http://www.cadfem.ru/gallery/ours/doc/cell.zip</noindex>, 1.09 Mb (pdf, zip)

С уважением Анпилов В.Н.