Нестационарный теплообмен

[demien 0]

Здравствуйте.

Т.к. о существовании доступного мануала по решению нестационарных задач во FlowSimulation мне не известно, прочесав форум и выкурив всего Алямовского, я пришел к выводу, что моих познаний для решения поставленной нестационарной задачи мне не хватает (до этого занимался только стационарными). Поэтому надежда только на форумчан-спецов.

И так....дано: кольцевая конструкция внутренним d=80 мм (см. рисунок) через которую в течении доли секунды (0,5 например) проходит поток горячего газа с температурой ок. 1000 С и скоростью от 900 м/с.

 

Внимание, знатоки, вопрос: определить до какой температуры нагреется теплоизоляционный материал (вопрос зачем он там нужен вообще опускаем) в результате прохождения потока газа, указанных параметров.

 

Что делаю: создаю проект с выставлением нестационарности процесса, далее все по стандарту.  Граничные условия понятны. Уровень разбития сетки опускаем пока (в первом приближении вообще не создавал локальную начальную сетку, дабы прогнать побыстрее и посмотреть получается вообще моделирование такого рода у меня). В опции управления расчетом не лезу пока, там возникает много вопросов. Запускаю на расчет.

Результат:

1) Небольшая деталюшка считалась всю ночь (комп у меня не самый крутой, но и не из древних), расчет закончился на 0,004 сек (я так понял это из-за условия окончания расчета - прошло максимальное количество продувок). Время расчета меня сразу смутило. И это без локальной сетки.

2) По ходу расчета возникают ошибки:

Предупреждение Комментарий

1) Граничное условие на входе может противоречить областям сверхзвукового течения ГУ расход/скорость: Скорость на входе 1

2) Сверхзвуковое течение наблюдается в большом количестве ячеек Рекомендуется использование критериев остановки, заданных вручную.

 

По поводу второго предупреждения: выставляю при создании проекта "Сверхзвуковое течение" - пишет что малое число Маха. Не выставляю - пишет "Сверхзвуковое течение наблюдается в большом количестве ячеек"

 

Короче говоря, причинным местом чувствую, что делаю что-то не так или не учитываю важных моментов, а что именно - мозгов понять не хватает, все-таки первый раз сталкиваюсь с нестационарщиной.

 

Поэтому вопрос: как бы знатоки решили такую задачу или подскажите что делаю не так.

 

Заранее благодарочка.

[piden 2 874]

проходит поток горячего газа

Какой газ? Либо какие свойства это газа?

[demien 0]

Воздух по дефолту.

[demien 0]

Получил какие-то результаты. Представляю для объективности анализа того, что делается так, а что может быть нет. Время физ.процесса выставил 1,5 сек. На минимальном уровне точности расчета (4-ка без локальной сетки) время решения почти 2 часа.

Солвер выдал следующие ошибки:

 

 

Первых две прокоментировать никак не могу и оценить их влияние на точность решения также. Вручную в опциях управления расчетом выставил шаг по времени 0,001 сек, т.к. автоматический вообще запредельный (ждал бы месяц наверное). Насколько это грубое допущение в данном случае?

 

В опциях управления расчетом, кроме шага времени ничего больше не менял, т.к. не знаю как это повлияет на процесс.

 

 

Результат распределения температуры в продольном разрезе:

 

 

Смущает то, что максимальная температура в системе выше заданной в граничных условиях.

 

Поскольку задачей является по сути узнать время прохождения потока, при котором средняя температура теплоизоляции не превысит 80 С, то как понимать с ниже приведенного графика это время до 0,44 сек. Правильно ли я это понимаю?

 

[piden 2 874]

И так....дано: кольцевая конструкция внутренним d=80 мм (см. рисунок) через которую в течении доли секунды (0,5 например) проходит поток горячего газа с температурой ок. 1000 С и скоростью от 900 м/с.

 

Внимание, знатоки, вопрос: определить до какой температуры нагреется теплоизоляционный материал (вопрос зачем он там нужен вообще опускаем) в результате прохождения потока газа, указанных параметров.

 

Можно попробовать подумать перед тем, как кидаться что-либо моделировать в лоб. Весь смысл CFD задачи - определить коэф. конвекции при данной скорости и температуре газа. Стационарный расчет 2д задачи с упрощенной геометрией даст вполне приемлемую оценку. А потом, опять же в осесимметричной постановке, решить нестационарную тепловую задачу, в качестве граничных условий подставив полученный коэф. конвекции. Более того, просто оценить изменение температуры изолятора можно, найдя значение коэф. конвекции в справочнике и выполнив простейший расчет.

 

Прямая постановка заставит вас обращать внимание на множество не интересных в данном контексте вещей: профиль скорости и давление на входе, движение ударной волны, способ остановки подачи газа, размер сетки и число Куранта.. Есть ощущение, что у вас нет времени вникать во все это 

[demien 0]

Есть ощущение, что у вас нет времени вникать во все это

 

С этим полностью согласен, но есть ощущение, что с некоторой степенью точности эту задачу можно решить либо предложенным Вами вариантом (спасибо за подсказку, кстати) либо в лоб, правильно задав начальные условия и опции управления расчетом. Ощущение есть, понимания, как это реализовать - нет 

[ccc44 53]

определить до какой температуры нагреется теплоизоляционный материал (вопрос зачем он там нужен вообще опускаем) в результате прохождения потока газа, указанных параметров.

Определение распределения температуры по толщине теплоизолятора  в Вашей задаче я бы начал с расчета теплопроводности (хоть в FS или SW Termal - осесимметричная задача), задавая теплоотдачу (а для начала даже температуру на внутренней стенке) и пренебрегая теплоотдачей наружу. А дальше можете уточнять к-т теплоотдачи в FS, пытаясь смоделировать реальное течение.