Определение усилия необходимого для перемещения шарика

[maaaxxx 0]

Подскажите пожалуйста возможно ли подобную задачу решить в CFX:

Имеется шарик который поджимается к одной из втулок под дейсвтием давления рабочего тела - воздух.

В полости которую шарик перекрывает действует атмосферное давление.

К примеру будем считать что на входе давление 100 кгс/см^2, в другой полости давление атмосферное - примем равным 1 кгс/см^2.

Мне необходимо определить усилие на пути шарика между двумя втулками, когда его будет толкать шток.

Т.е. начиная с усилия для отрыва от верхней втулки до момента когда шарик должен будет прижаться к нижней втулки.

Эскиз прилагаю.

Решение задачи хотелось бы в динамике.

Если возможно, то с чего начать решение, какой туториал посмотреть.

Буду благодарен за любые подсказки.

[kristeen 355]

Можно. См туториал 22: Modeling a Ball Check Valve using Mesh Deformation and the CFX Rigid Body Solver.

[maaaxxx 0]

Спасибо kristeen.

Начал изучать указанный Вами туториал. Но возникли следующие вопросы:

1. При моделировании получается мне надо сделать 3D модель проточной части.

2. Получится ли промоделировать процесс, когда имеется полное перекрытие потоков. Или же мне придется делать так, чтобы имелся небольшой проток. А крайнии положении, когда шарик плотно прижат к втулкам моделировать отдельно в стационаре.

3. Шарик получается не нужен. А ригид боди надо присвоить полости, которая остается от шарика.

Изменено 12 мая 2015 пользователем maaaxxx

[kristeen 355]

1. Можно сделать осесимметричную модель

2. Нужно смотреть. Во флуенте, например, есть специальные интерфейсы, которые позволяют сделать полное перекрытие потоков без схлопывания сетки. Или использовать конфигурации.

Крайние положения (когда шарик плотно прижат к втулкам) можно и без cfd посчитать -- давление в полости известно, площадь смоченной поверхности шарика известна.

3. Само собой)

[maaaxxx 0]

Спасибо kristeen.

То что крайнее положение можно посчитать это понятно. Просто хотелось сделать так сказать для показа видео полного цикла работы.

С fluent не имел дела поэтому сложно представляю. А для fluent есть подобный туториал?

Изменено 12 мая 2015 пользователем maaaxxx

[kristeen 355]

А для fluent есть подобный туториал?

Должны быть. Если про интерфейсы -- то они использовались в туториалах про моделирование двигателя внутреннего сгорания = IC Engine.

[maaaxxx 0]

Обязательно ли создавать subdomen? Просто сделал внутреннюю полость. Присвоил поверхности от подвижной части ригид боди. Но мне выдает ошибку

In Analysis 'Flow Analysis 1' - A rigid body has been created but no mesh motion has been set in any of the domains. No rigid body motion will occur.

[kristeen 355]

В настройках домена нужно включить Mesh Motion. Вы правда туториал выполнили?

[maaaxxx 0]

Нет. Пытаюсь смотря на туториал и сделать на своём примере.

Изменено 12 мая 2015 пользователем maaaxxx

[maaaxxx 0]

Создал сетку. Показана на прикрепленном рисунке.

Затем задал выделенному красным на рисунке Rigid body.

И сделал в принципе как расписано в 22 туториале.

за исключением того, что на входе задал Total pressure, на выходе Average static pressure.

В начальных данных задал Velocity component = U и W = 0? V=0.01 м/с. Relative pressure = 1 atm.

При расчёте выдает вот такую ошибку "Update failed for the Solution component in CFX.  The solver failed with a non-zero exit code of : 2"

В чём может быть ошибка.

Пробывал различные задания условий на входе и выходе результат один и тот же.

Изменено 12 мая 2015 пользователем maaaxxx

[maaaxxx 0]

Решил изменить модель. И добавил протока рабочего тела над штоком. все равно не помогает. Картинку прикладываю.

 

[kristeen 355]

Честно говоря, был бы удивлен, если бы все получилось с первого раза, на сложной сетке, без тренировок на простых примерах.

В туториале задается жесткость пружины, т.к. уже знают, какие величины сил ожидать. Так что велики шансы, что сетка вывернулась наизнанку при движении шарика, если до этого вообще дело дошло. Смотреть в .out файл тоже еще только предстоит привыкнуть.

[maaaxxx 0]

А на что нужно обратить внимание в .out фаиле при анализе.

И вопрос какие-то особенности при настройки сетки для подвижной сетки есть?

Изменено 13 мая 2015 пользователем maaaxxx

[maaaxxx 0]

Решил выполнить туториал с нуля. Нарисовал геометрию в Solidworks.

Импортировал геомтерию в воркбенч, создал сетку и CFX. Все данные повторил с туториала. Но опять вывалилась все та же ошибка. При чем повторял все пошагово, как расписсано в туториале 22.

"Update failed for the Solution component in CFX.  The solver failed with a non-zero exit code of : 2".

При этом если в элемент CFX воркбенча импортировать пример из туториала то всё считается.

 

Подскажите в каком направлении двигаться.

Изменено 13 мая 2015 пользователем maaaxxx

[kristeen 355]

Ну так откройте .out файл и посмотрите описание ошибки. 

exit code of : 2 -- это слишком общее.

[maaaxxx 0]

======================================================================
               Interpolating Onto Domain "Default Domain"
 ======================================================================

 Total Number of Nodes in the Target Domain              =         2202
 Bounding Box Volume of the Target Mesh                  =  1.99975E-08


 Checking all source domains from the source file:
   Target mesh is the same as domain "Default Domain".

 Start direct copying of variables from domain "Default Domain".

 +--------------------------------------------------------------------+
 |                     Variable Range Information                     |
 +--------------------------------------------------------------------+
 +--------------------------------------------------------------------+
 |      Variable Name                         |    min    |    max    |
 +--------------------------------------------------------------------+
 | Isothermal Compressibility                 |  9.87E-06 |  9.87E-06 |
 | Thermal Conductivity                       |  2.61E-02 |  2.61E-02 |
 | Courant Number                             |  0.00E+00 |  5.94E-02 |
 | Mesh Coordinates                           |  2.00E-03 |  1.29E-02 |
 | Acoustic Courant Number Minus              |  0.00E+00 |  6.22E+02 |
 | Acoustic Courant Number Plus               |  3.85E+01 |  6.22E+02 |
 | Effective Density at End of Timestep       |  1.18E+00 |  1.18E+00 |
 | Density                                    |  1.18E+00 |  1.18E+00 |
 | Isolated Volumes                           |  1.00E+00 |  2.00E+00 |
 | Density Derivative wrt Pressure at Constant|  1.17E-05 |  1.17E-05 |
 | Static Entropy                             |  0.00E+00 |  0.00E+00 |
 | Density.Gradient                           |  0.00E+00 |  1.17E-03 |
 | Pressure.Gradient                          |  0.00E+00 |  0.00E+00 |
 | Velocity u.Gradient                        |  0.00E+00 |  0.00E+00 |
 | Velocity v.Gradient                        |  0.00E+00 |  1.08E-04 |
 | Velocity w.Gradient                        |  0.00E+00 |  0.00E+00 |
 | Mesh Displacement                          |  0.00E+00 |  0.00E+00 |
 | Pressure                                   |  0.00E+00 |  0.00E+00 |
 | Specific Heat Capacity at Constant Pressure|  1.00E+03 |  1.00E+03 |
 | Turbulence Eddy Dissipation                |  8.18E-07 |  8.18E-07 |
 | Temperature                                |  2.98E+02 |  2.98E+02 |
 | Turbulence Kinetic Energy                  |  3.75E-05 |  3.75E-05 |
 | Velocity                                   |  1.00E-01 |  1.00E-01 |
 | Dynamic Viscosity                          |  1.83E-05 |  1.83E-05 |
 | Eddy Viscosity                             |  1.83E-04 |  1.83E-04 |
 
 Details of error:-
 ----------------
 Error detected by routine MAKDAT
 Illegal data area length CDANAM =  NCOMPT CDTYPE =  INTR ISIZE =  0
 CRESLT = SIZE
 
 Current Directory : /INTERP/SOLUTION/DST/VX
 
 +====================================================================+
 |                   ****** PROBLEM REPORT ******                     |
 |--------------------------------------------------------------------|
 | Subsystem: Input and Output                                        |
 | Subroutine name: ErrAction                                         |
 | Severity level: Fatal Error                                        |
 | Error message number: 001100279                                    |
 |--------------------------------------------------------------------|
 | Message:                                                           |
 |                                                                    |
 | Stopped in routine MEMERR                                          |
 |                                                                    |
 |                                                                    |
 |                                                                    |
 |                                                                    |
 |                                                                    |
 +====================================================================+

 +--------------------------------------------------------------------+
 |                An error has occurred in cfx5solve:                 |
 |                                                                    |
 | Error interpolating results onto the new mesh: C:\Program          |
 | Files\ANSYS Inc\v160\CFX\bin\winnt-amd64\solver-pcmpi.exe exited   |
 | with return code 1.                                                |
 +--------------------------------------------------------------------+


 +--------------------------------------------------------------------+
 | The following user files have been saved in the directory          |
 | C:/Users/kmv/Documents/ansys/tut22samples/tut22_pending/dp0_CFX_S- |
 | olution/CFX_003:                                                   |
 |                                                                    |
 | job                                                                |
 +--------------------------------------------------------------------+


 +--------------------------------------------------------------------+
 | For CFX runs launched from Workbench, the final locations of       |
 | directories and files generated may differ from those shown.       |
 +--------------------------------------------------------------------+


This run of the ANSYS CFX Solver has finished.
 

Подскажите пожалуйста в чем ошибка?

[a_schelyaev 366]

Говорит на FlowVision переходите, не мучайтесь. Такие задачи решаются на раз два и проблем в месте контакта шарика и штока с сеткой не будет.

:)

[kristeen 355]

Error detected by routine MAKDAT  Illegal data area length CDANAM =  NCOMPT CDTYPE =  INTR ISIZE =  0  CRESLT = SIZE

Ошибка из-за грубой сетки в канале между шариком и стенкой. Там всего один элемент по ширине канала, и на двух его противоположных гранях стоит ГУ Wall.

[maaaxxx 0]

Пробывал сделать более мелкую сетку, но к сожалению все тоже самое.

Приду на работу буду смотреть out фаил.

Огромное спасибо kristeen за помощь.

Нашел туториал аналогичный 22 для fluent.

Называется dynamic mesh.

Изменено 13 мая 2015 пользователем maaaxxx

[maaaxxx 0]

Статистика сетки, которая из туториала и нормально считается

Selected Regions:
  CV3D REGION
  CV3D SUB

Number of Nodes:        18442
Number of Elements:     8620
  Wedges:         1
  Hexahedra:      8619

Extents:
  min x, max x:     -0.005 [m], 0.005 [m]
  min y, max y:     -0.00499904 [m], 0.015 [m]
  min z, max z:     0 [m], 0.0001 [m]

Max Edge Length Ratio:    13.3841
Volume:        9.21049e-009 [m^3]

 

Эта сетка полученная на модели сделанной вновь мною:

Selected Regions:

B71

B72

 

Number of Nodes: 121764

Number of Elements: 79680

Wedges: 56

Hexahedra: 79624

 

Extents:

min x, max x: -0.005 [m], 0.005 [m]

min y, max y: -0.0073 [m], 0.0127 [m]

min z, max z: 0 [m], 0.0001 [m]

 

Max Edge Length Ratio: 2.38601

Volume: 9.26042e-009 [m^3]

и на этой сетки опять выпадает та же самая ошибка:

 

Details of error:-
 ----------------
 Error detected by routine MAKDAT
 Illegal data area length CDANAM =  NCOMPT CDTYPE =  INTR ISIZE =  0
 CRESLT = SIZE

Первая картинка сетки из туториала, вторая полученная мною.

Изменено 14 мая 2015 пользователем maaaxxx