Жидкая сталь + динамический прут

[gveint 1]

Добрый день, прошу помощи, а именно:

Имеется емкость с жидкостью (жидкая сталь) в определенное время под углом вводится прут в течении 20 секунд и выдерживается 10 сек, далее извлекается из емкости. Видео как должно быть, прилагается.

1.  Возможно ли это все смоделировать + анимация в Ansys Fluent. Мне необходимо проверить правильность моделирования. Я уже делал емкость с жидкостью (жидкой сталью) в одном месте втекает жидкость, в другом вытекает, был небольшой опыт работы в Ansys

2. Я понимаю, что необходимо создать 2-а меша, 1-й это емкость со стенками и жидкостью, а вот второй меш должен быть динамическим, т.е. опускаться в емкость выдерживаться и извлекаться, но как это сделать пока не представляю.

P.S. геометрию я возьму из solidworks

Video_2018-11-05_140204.wmv

[karachun 2 038]

В общем возможно, для этого понадобиться VOF модель, для свободной поверхности, и 6 DOF для учета движения жесткого прута.

Вот хороший пример из флюента для начала.

https://cae-club.ru/sites/default/files/users/files/2053/fluent-mdm-tut-01_2d-falling-box.pdf

А какой практический смысл этой задачи? Для обучения можно было бы уронить не кубик а шарик в воду.

[gveint 1]

Спасибо, за пример, буду пробовать. Практически: т.к. все это происходит с жидкой сталью 1570 град., и еще все это дело накрыто крышкой (возможности заглянуть под крышку нет), то необходимо показать, что происходит при данном вводе прута, а соответственно предложить использовать другой тип этого прута или метода. При указанном выше методе, происходит большой всплеск. При вертикальном вводе прута это все выглядит более спокойно и т.д. Мне необходимо убедиться в правильности моих суждений и моделирования.

[karachun 2 038]

Как по мне, то проще взять бочку с водой и провести натурный эксперимент. Можно даже по критериям подобия пересчитать результаты для стали. Если опыта решения таких задач нет, то можно сделать много ошибок и посчитать так, что предложенный вариант будет хуже исходного.

Вообще это студенческое задание или реальная рабочая задача? Если студенческая, то флюент подойдет - будут красивые картинки и числа. Если практическая и нужна только качественная оценка (хуже/лучше), то бочка с водой проще, быстрее и надежней.

[gveint 1]

Задача усложняется тем, что это промковш (металлургия) сверху металл вливается, снизу из 6-и отверстий выливается непрерывно, на неподвижной жидкости будет другой эффект. Проблема в том, что в месте вхождения и извлечения прута (термопара) есть реальное бурление металла и это видно на топографиях износа футеровки. Я и др. понимаем, что происходит эффект всплеска, но какой и насколько сильный хотелось бы увидеть и проанализировать в Ansys Fluent. При моделировании в blender 3D происходит всплеск как видно на видео, но я хочу это сделать в Ansys, а также проанализировать как будет меняться температура, скорости, турбулентность, это ведь может Ansys.

P.S. Также нужны красивые картинки и числа. В blender 3D это только красивое видео.

[karachun 2 038]

Но в любом случае сперва нужно будет сделать сравнение простой модели с экспериментом, своим или по данным из разных научных статей. Нужно убедится что при выбранных допущениях, физических моделях, созданной сетке получается достоверный результат. Да и отладить модель на упрощенной, экспериментальной задаче тоже легче.

19 минут назад, gveint сказал:

как будет меняться температура

Наверное почти никак, там ведь везде горячо.

20 минут назад, gveint сказал:

это ведь может Ansys.

Может.

Но учтите, если у Вас нет опыта работы в CFD пакетах и ,что самое главное, нет базовых знаний в гидродинамике, то для получения приемлемых результатов может понадобиться достаточно много времени.

Если сейчас начнете изучать теорию, немного позже делать примеры из справки флюента (начиная от простых), можете еще поискать онлайн курсы, например на edx.org, то через пол года - год сможете считать разные ковши и понимать что при расчете происходит. Бесплатных завтраков не бывает.

[gveint 1]

Вот небольшой реальный эксперимент с водой при замедленной видеосъёмке. 

P.S. визуально, на глаз, поверхностное натяжение не видно, а также процессы при извлечении жесткого прута из воды под углом.

20181116_144055_003_converted.mp4

20181116_144055_002_converted.mp4

[karachun 2 038]

Хорошо, теперь бы провести то же самое в аквариуме с плоскими стенками и снимать сбоку а на противоположную стенку повесить полосатую линейку или даже лист с квадратиками, закрашенными в шахматном порядке, чтобы можно было измерить высоту волн и скорости. Воду можно подкрасить синькой. Не обязательно делать эксперимент именно с вытягиванием стержня. Можешь уронить в аквариум металлический шар - брызг будет больше - проще замерить. Если сможешь повторить такую задачу, то никакой стержень уже не будет представлять для тебя трудностей. Возможно придется взять в аренду скоростную камеру, можно прикинуть по времени существования фонтанчика, какая скорость съемки понадобиться чтобы зафиксировать основные этапы процесса. В общем будет как в разрушителях мифов. Такая задача тянет на хорошую магистерскую работу. Можешь поискать статьи с экспериментальными результатами по соударению тел с водой и повторить их.

https://www.researchgate.net/publication/309278727_Study_of_Water_Impact_and_Entry_of_a_Free_Falling_Wedge_Using_CFD_Simulations

[karachun 2 038]

Еще дополню, что подобные задачи со свободной поверхностью хорошо решает пакет Flow Vision, он на русском языке, на этом форуме сидят специалисты и даже сами разработчики.

[soklakov 1 475]

В 05.11.2018 в 15:24, gveint сказал:

Имеется емкость с жидкостью (жидкая сталь) в определенное время под углом вводится прут в течении 20 секунд и выдерживается 10 сек, далее извлекается из емкости.

есть предложение заменить жидкость на ртуть, а лом прут сделать из урана. И, желательно, не извлекать, а топить.