Опция "Alternate rotate model" и вращение домена

[oelenar-1 0]

Всем доброго дня. Помогите пожалуйста разобраться с некоторыми вопросами, силами хелпа ответ найти не смог. 

 В общем, есть расчетная модель, состоящая их 2 цилиндров (рисунок приложен). Внутри маленького цилиндра вырезан винт.

 

Варианты расчета:

 

1. Внутренний цилиндр (домен) вращаю, внешний неподвижен, получаю силу и моменты для винта. При таком подходе результат получается одинаковый вне зависимости от опции "Alternate model rotate".
2. Внутренний неподвижен, вращается внешний. Разве это не то же самое, либо винт вращается, либо вода вокруг него. Тут реузльтаты на порядок отличаются от п.1, причем опция "Alternate..." существенно влияет на расчет. но результат все равно иной.
 Нормально ли это явление, или разницы быть не должно, кто относительно кого крутится?
3. Задаю вращение обоих доменов (казалось бы бред), но тут результат практически такой же, как в п.1. Совпадение или это нормально?
4. При вращении домена скорости и давления можно наблюдать в 2-х системах координат (относит. и абсолют). А можно ли силу?

Поставка стационарная, SST турб., Frozen Rotor, частота вращения 1 рад/с.

Спасибо большое за всяческую помощь.

PS. Про "Alternate rotate" в справке изучил. Сказано, что точность расчета уменьшаться не должна, и насколько я понял, принято эту опцию всегда включать

 

 

[pugach 8]

Про "Alternate rotate"  ничего сказать не могу, но то что постановка задач по вариантам 1,2 и 3 разная - это точно.

 

Если бы у Вас большой цилиндр был осесимметричной областью (т.е. например концентричные цилиндры), то там могло быть похоже.

[oelenar-1 0]

Они концентричные

[oelenar-1 0]

Вот кстати хороший вопрос, чисто физически результат должна быть одинаковым или нет: винт крутится или вода крутится вокруг него?  

 В свое время в программе Flow Vision  результат одинаковый был (там гораздо проще задавать движение тела, чем в хваленых Fluent и CFX)

[kristeen 355]

Вот кстати хороший вопрос, чисто физически результат должна быть одинаковым или нет: винт крутится или вода крутится вокруг него?  

Вы крутитесь на карусели в неподвижном парке аттракционов или весь парк вращается, а карусель с вами на борту неподвижна. Для глаз картинка будет одинакова. А для ощущений в животе?

 

В свое время в программе Flow Vision  результат одинаковый был

Скорее всего, и там ошибку сделали. Или скорости вращения были маленькие.

 

там гораздо проще задавать движение тела, чем в хваленых Fluent и CFX

В XFlow еще проще 

[oelenar-1 0]

 

Вот кстати хороший вопрос, чисто физически результат должна быть одинаковым или нет: винт крутится или вода крутится вокруг него?  

Вы крутитесь на карусели в неподвижном парке аттракционов или весь парк вращается, а карусель с вами на борту неподвижна. Для глаз картинка будет одинакова. А для ощущений в животе?

 

 

ощущения в животе тут не причем. А вот скорость, с которой развиваются волосы (если они есть) будет должна быть та же самая, при условии, что воздух движется вокруг карусели вместе со всем парком

[kristeen 355]

ощущения в животе тут не причем. А вот скорость, с которой развиваются волосы (если они есть) будет должна быть та же самая, при условии, что воздух движется вокруг карусели вместе со всем парком

Про центростремительное ускорение слышали?

У воды и воздуха есть масса. Это самое ускорение будет влиять на характер движения воды и воздуха. И на ощущения в животе. И волосы (если они есть) будут по-разному развеваться (от слова "веять") в этих двух случаях. А развиваться (от "развитие"), возможно, будут одинаково. Влияние центробежной силы на скорость роста волос не доказано.

 

Вы просто привыкли к инерциальным системам отчета, где Магомет идет к горе = гора идет к Магомету.

[oelenar-1 0]

Во, здорово. Уже ближе к фактам. А как центростремительная сила в случае несжимаемой жидкости влияет на силу и моменты, которые возникают при воздействии жидкости на тело? 

 

Вообще, я пытаюсь разобраться по следующей причине. На форуме "Ансис" задал вопрос о том, как удобнее было бы смоделировать вращение тела в жидкости в по нескольким осям одновременно, на что получил совет (вроде как от модератора) сделать несколько доменов и крутить их друг относительно друга. Вот даже картинку прилагаю, глядя на которую, у меня возникли сомнения о равенстве вращения винта вокруг вертикально оси и вращении жидкости вокруг винта.

и вот такое сообщение "Используйте Fluent, Sliding Mesh. При создании сетки нужно заранее создать несколько сеточных зон (доменов), первый внешний и неподвижный, остальные вложенные, вращающиеся отсносительно своих осей.

Например, рисунок ниже. Это вентилятор (может быть и гребной винт), вращающийся вокруг горизонтальной оси, которая в свою очередь вращается вокруг вертикальной оси. В этом случае создаем домен в виде цилиндра, превышающего по габаритам рабочее колесо вентилятора. Объем домена вращается с заданной угловой скоростью, по его границам скользящий интерфейс. Этот домен вложен в другой цилиндрический домен с вертикальной осью вращения и соответсвующей угловой скоростью. Последний окружает неподвижный домен. Между последним и предпоследним - тоже скользящий интерфейс"

[kristeen 355]

Да, я читал.

И вы спросили "Почему нельзя в CFX" -- и вам ответили перечитать второе сообщение в топике. Где говориться, что во флуенте есть MRF = Moving Reference Frame = когда движение домена задается в координатах другого домена, который в свою очередь может двигаться.

 

И вообще, и здесь, и на форуме ансиса уже неоднократно просили описать вашу конкретную задачу. Я знаю, что вы хотите просчитать какого-то робота, движущегося в жидкой среде по принципу гребного винта. Но для других задача звучит совершенно абстрактно. И даже мне не ясно, что вы хотите получить от расчета.

 

Если проект на стадии сравнения концептов, то пользуйтесь чем полегче -- FlowVision или XFlow. В них задавать движение правда проще, чем в тяжах. Не знаю про Star-CCM, на сколько трудоемко задавать движение тел там. Тем более, как понимаю, нужно чтобы силы взаимодействия тела и жидкости приводили к движению тела.

 

NB: есть разница между "решить задачу" и "решить задачу именно каким-то конкретным способом. В каком-то конкретном программном пакете".

IMFAO, чтобы просчитать движение робота, не нужно моделировать в CFD бассейн, в котором этот робот будет выполнять кульбиты.

 

Кстати, это почти один в один повторение одного разговора.

[oelenar-1 0]

Кристин, спасибо за помощь. 

1. Про MRF я помню. А вы не могли бы подсказать на примере парка аттракционов, у кого какой должен быть фрейм, чтоб у неподвижного посетителя и волосы, и ощущения были, как при собственном вращении.

 Кстати в CFX же вроде тоже можно задать подвижную систему координат. 

2. Честно говоря, до определенных пор я сам не представлял, что рассчитываю. В общем, есть тело в виде гребного винта с 3-мя лопастями. Необходимо получить значения моментов и сил (то есть сопротивления и реакции), которые на него действуют, при различных движениях в воде. За счет чего он крутится, остается "за кадром". Для поступательного движения и вращения вокруг 1-й оси проблем нет. Поиски и мытарства начались, когда настало время вращение одновременно вокруг нескольких осей.

3. На FV есть лицензия только для 2.5 версии. В ней расчет идет очень долго, прога 32 битная, в трехмерке с нормальной сеткой - грусть и печаль. Можно задать вращение по нескольким осям через Rigid Body в CFX, но там нельзя задать постоянные угловые скорости. Можно начальные, можно моменты внешние. И опять же очень долго расчет идет до стационарного режима, когда внешний момент уравнялся с сопротивлением среды и угловая скорость достигла некой константы (ну там плюс минус).

4. Потом была мысль делать несколько доменов и вращать их вокруг своих осей, как на картинке выше. Но момент и силы получились разные, когда я винт неподвижен, а вода вращается. И вот тут застой.

[pugach 8]

Вряд ли Вам так важен переходный процесс течения жидкости при повороте винта (рулем).

В моем представлении можно задачу упростить и рассматривать поворот винта (рулем) как перенаправление потока, вследствие которого возникает сила от реакции поворота потока. Считать можно на бумажке.

 

Может получиться смоделировать, исключив область винта, задавая только скорости на поверхностях (бывшего интерфеса). - Не уверен, что, так можно.

[oelenar-1 0]

Честно говоря, не совсем понял, о чем речь. Мне нужно, чтоб винт вращался не только как винт, а по всем 3-м координатам бултыхался

[pugach 8]

Есть одна мыслишка:

Предлагаю заключить винт в сверу, а не цилиндр. И внешнюю область создать в виде сферы.

Вращение винта задавать, как и раньше.

А поворот  винта моделировать поворотом внешней области (вокруг другой оси). На внешней стенке ставить условие проскальзывания, чтобы избежать эффекта карусели (см. выше.). интерфейс - по внутренней сфере.

Оси поворота должны пересекаться в центрах сфер.

 

 

Что касается постановки задачи при вращении внешней области по варианту 2:

 

1. Внутренний цилиндр (домен) вращаю, внешний неподвижен, получаю силу и моменты для винта. При таком подходе результат получается одинаковый вне зависимости от опции "Alternate model rotate".

2. Внутренний неподвижен, вращается внешний. Разве это не то же самое, либо винт вращается, либо вода вокруг него. Тут реузльтаты на порядок отличаются от п.1, причем опция "Alternate..." существенно влияет на расчет. но результат все равно иной.

 

 

Рассматриваю первый рисунок.

Допустим мы задаем внешнюю область, как вращающуюся с alternate rotating (в моих задачах - течение в насосах галочка всегда стоит). - Это означает, что мы проводим расчет в данной области во вращающейся системе координат. Но если в этой области нет никаких твердых поверхностей, то разве там будет что-то вращаться реально ?  В моем представлении, если взять модели с рисунка 1  и задать условия по варианту 2 (с alternate rotating внешней области), то вообще не получим течения. Или я ошибаюсь. Оговорюсь, что при условии если во внешнем цилиндре нет твердых поверхностей, или есть, но только поверхности вращения с проскальзыванием.

 

 

Еще немного подумал. Мне кажется, что в предложенном мною варианте расчета не будет никакого смысла.

[oelenar-1 0]

Я про такую "мыслишку" тоже думал, но будет ли вращение внешней сферы воздействовать на винт так же, как бы винт вращался вокруг вертикальной оси? На картинке №2 как раз предлагалось сделать аналогичным образом - крутить дополнительный домен вокруг винта и тем самым моделировать его дополнительное вращение вокруг вертикальной оси. 

 

Но получается, что это неверно. Вращение винта (ну или поворот) не равно вращению домена вокруг него, хотя я не понимаю, почему. Kristeen тут писал про центростремительное ускорение  и инерциальные системы отчета. 

[pugach 8]

С чего Вы взяли, что считая во вращающейся системе координат вы задаете вращение всей жидкости в указанной области?

Для воздействия на жидкость нужны граничные условия (непроницаемости и прилипания). Выбор rotating в cfx просто означает,что все стенки в этой области становятся неподвижными относительно вращающейся системы координат, но если стенок нет, то нет и течения.

 

 

 

 

Вращение винта (ну или поворот) не равно вращению домена вокруг него, хотя я не понимаю, почему. Kristeen тут писал про центростремительное ускорение  и инерциальные системы отчета. 

 

Ну с этим - понятно. Если вы вращаете жидкость, то на нее действует центробежная сила инерции. Представьте, что вращаете ведро, а потом представьте, что вращаете бассейн.

И опять таки вращение бассейна - это только вращение его стенок, а не всех частиц жидкости его пространства. Т.е. частици жидкости не будут повторять вращение стенок строго по траектории вращения

[oelenar-1 0]

Пугач, спасибо за советы и помощь, но, кажется, я стал запутываться. Если Вы не против, давайте по пунктам:

1. rotating это что имеется в виде. в настройках coordinate frame ?. 

2. Если крутить ведро, то понятно, что не вся вода будет крутиться, но если в CFX или флуенте я задаю вращение домена, то там же вся вода крутится с одинаковой угловой скоростью?

[pugach 8]

1. Имею ввиду Domain motion - rotating.

 

2. Нет. Не знаю способа повернуть весь объем жидкости строго по угловой координате

[pugach 8]

Пусть кто-то из знатоков подскажет, может, нужно просто использовать тип домена immersed solid?

 

Кстати расчет полета пули - может похожая задача, там ведь и вращение должно быть и перемещение.

Я такими задачами не занимался, так что подсказать не могу.

[oelenar-1 0]

А пуля же только в 1-й оси крутится. Там всё просто

 

2. Нет. Не знаю способа повернуть весь объем жидкости строго по угловой координате

 Кажется, вот она истина моих заблуждений. То есть, если у домена задано вращение, то не вся вода крутится с угловой скоростью ??? 

[pugach 8]

Да.