autodesk cfd Балансировка веток на всасывание

[LYatsiuk 3]

Друзья, решил попробовать применить CFD для решения инженерной задачи балансировки ветвей вытяжной вентиляции. Собрал простенькую систему с 2 входами и 1 выходом. Граничные условия: Outlet - объемный расход, 2 inlet - статическое давление 0 Па. В результате получил значительную скорость в более короткой ветке и балансировка сужением диаметров особо не помогала и результат не особо был похож на ожидаемый. В обратную сторону (1 вход - объемным расход и 2 выхода стат.давление 0 Па) результат был похож на правду.

 

Теперь попробовал посчитать бортовой отсос, результат такой же как и с сетью. В ближних отверстиях высокие скорости, в дальние отверстия опрокидываются.

Модель турбулентности SST k-omega

Геометрия и граничные условия

Сетка

Результат

 

Если сменить направление объемного расхода (работать не на всас, а на выдув) и пересчитать, то результат удовлетворительный.

Результат

 

Очевидно, что я что-то делаю не правильно. Подскажите в какую сторону мне двигаться?

 

[karachun 2 038]

1 час назад, LYatsiuk сказал:

видел туториал по дыму

Я подобный туториал в CFX уже выполнял. Там суть в том что это не пар а тот же воздух. Но кроме воздуха еще выполняется расчет переноса пользовательского пассивного скаляра - концентрации вредных выбросов. Т.е. этот скаляр никак не влияет на поток а только путешествует по нему и меняет свою концентрацию. Это прямо как температура при постоянных свойствах газа - холодная и горячая струи текут, смешиваются но от этого самому потоку ни горячо ни холодно.

Можно даже немного усложнить задачу и учесть разные плотности (и вязкость тоже) паров и воздуха. Это тот же самый подход, только теперь плотность зависит от значения пассивного скаляра.

https://knowledge.autodesk.com/support/cfd/learn-explore/caas/CloudHelp/cloudhelp/2019/ENU/SimCFD-UsersGuide/files/GUID-DCEC1333-ABBD-477F-9E33-FA3EE7A7EC0E-htm.html

1 час назад, LYatsiuk сказал:

Но на вскидку думал дать зеркалу массовый расход пара, а в результатах уже запустить анимацию частиц которые будут имитировать аэрозоль.

Тогда в результате расчета сразу получите концентрацию паров по всему объему. Можно будет определить какая часть паров уходит мимо вытяжки. Можно будет создать объемный рендеринг тумана, как на видео, так что частицы и не понадобятся.

1 час назад, LYatsiuk сказал:

Но не понятно, что делать с температурой.

Температуру тоже можно учесть но это может потянуть за собой еще кучу физических моделей (конденсацию, например).

[LYatsiuk 3]

В 19.07.2020 в 00:08, karachun сказал:

Там суть в том что это не пар а тот же воздух. Но кроме воздуха еще выполняется расчет переноса пользовательского пассивного скаляра - концентрации вредных выбросов. Т.е. этот скаляр никак не влияет на поток а только путешествует по нему и меняет свою концентрацию

Я так понял что Дым это просто визуализация перемещения неких частичек, которые упрощены до объема и имеют свои коэффициенты (с которыми нужно разбираться чтобы перейти от дыма к пару). Ведь визуализацию дыма можно включить без расчета. С визуализацией частичек получилось неплохо, задал размер аэрозоля 10мкм, плотность воды 1т/м3 и вектор гравитации.  Но результат не о чем без температуры. Вот если бы как-то нагреть эти частички.

 

С конвекцией у меня не получилось. Пытался сделать по аналогии с туториалом, но почему то не вышло, даже с максимальной упрощенной схемой. Как оказалась разные fluid не могут контактировать между собой. Поэтому для пробы раствор назначил solid-steel (думаю можно сделать материал solid-water) и ГУ тепловыделение 300Вт/м3, но явление конвекции не получилось, скорости неконтролируемо растут в сверхзвук. Нужно разбираться. Видимо влияет ГУ температуры внизу внешнего объема (20 воздух поднимается, 18 опускается).

[MotorManiac 130]

5 часов назад, LYatsiuk сказал:

Я так понял что Дым это просто визуализация перемещения неких частичек

Не совсем так, скорее это второй газ в модели со своими характеристиками.

[karachun 2 038]

@MotorManiac Я такими расчетами подробно не занимался, но насколько я понимаю у нас есть одна дополнительная переменная - объемная доля второй фазы. Это уже активный скаляр, от него зависит плотность и вязкость но при этом расчет все еще однофазный, и этим он отличается от того же VOF, например. И сам расчет от этого почти не усложняется.

Ну и работает это для газовых смесей или для смесей жидкостей но не для смеси газ-жидкость, хотя если массовая доля капель (или пыли) незначительная то их тоже можно упростить до состояния газа.

[MotorManiac 130]

@karachun  Я думаю у автора нет задачи считать по VOF модели фазы и прочее. Скорее просто необходимо подобрать местные сопротивления тракта, что бы равномерно удалять газ. Если уж так важна равномерность, то можно регулировочный шибер поставить в колено. 

[karachun 2 038]

@MotorManiac Ну возможно следующий шаг это оценить эффективность самой системы вентиляции. Насколько хорошо эти пары удаляются.

[LYatsiuk 3]

Первично стоит задача научиться правильно пользоваться программой. Я не жду волшебной кнопки.

В 20.07.2020 в 17:20, MotorManiac сказал:

Скорее просто необходимо подобрать местные сопротивления тракта, что бы равномерно удалять газ.

Но оценить влияние местных сопротивлений установленных друг за другом (отвод-тройник-отвод) - это интересно. Это же не просто 0,35+"расчет тройника по идельчику"+0,35.

Не маловажную роль играет визуализация, которая поможет объяснить не специалисту, как из неплотностей в звеньях отвода под разряжением будет выбивать пыль наружу.

В 20.07.2020 в 17:30, karachun сказал:

Ну возможно следующий шаг это оценить эффективность самой системы вентиляции. Насколько хорошо эти пары удаляются.

При проектировании можно оценить конструкцию местного отсоса и сразу оптимизировать. Надеюсь это упростит доводку показателей на этапе наладки.

 

 

[LYatsiuk 3]

В общем, если считать бортовой отсос, то внешний объем оправдан. Но вентиляционная система с внешним объемом - бестолковое сжигание электроэнергии. Поигрался в Ansys CFX, назначение местного сопротивления "1" как условия входа по Идельчику отлично работает.

"Максимальное значение коэффициент сопротивления прямого входного участка имеет при совершенно острой кромке и удалении обреза трубы от стенки, в которую она заделана, на бесконечно большое расстояние. В этом случае ζ= 1,0. "

Но как это сделать в Autocad CFD? Можно назначить Distributed resistance как материал, но он должен омываться Fluid и не может Fluid  разрывать.

Похоже придется вырисовывать дикие костыли. Может у кого-то есть опыт таких действий?

[karachun 2 038]

7 минут назад, LYatsiuk сказал:

Поигрался в Ansys CFX, назначение местного сопротивления "1" как условия входа по Идельчику отлично работает.

Но если смоделирован и наружный объем то получается что сопротивление учтено два раза.

8 минут назад, LYatsiuk сказал:

Но как это сделать в Autocad CFD?

Сделать подводной канал из двух отдельных тел а между ними установить интерфейс. Обычно в настройках интерфейса можно задать сопротивление.

Ну и еще тривиальный вариант - перейти в CFX. Он в сто раз лучше чем Autocad CFD.

[LYatsiuk 3]

Только что, karachun сказал:

Но если смоделирован и наружный объем то получается что сопротивление учтено два раза.

Конечно без наружного. В этом же весь смысл использования местного сопротивления как характеристики входа.

 

3 минуты назад, karachun сказал:

Сделать подводной канал из двух отдельных тел а между ними установить интерфейс. Обычно в настройках интерфейса можно задать сопротивление.

Ну вот да, такой костыль получается, но интерфейс не может полностью разделять эти два тела, они должны сообщаться.

 

8 минут назад, karachun сказал:

Ну и еще тривиальный вариант - перейти в CFX. Он в сто раз лучше чем Autocad CFD.

Тогда уж в солид, все таки CFX к инженеру не совсем лицом развернут.

[karachun 2 038]

1 минуту назад, LYatsiuk сказал:

Тогда уж в солид

Ага и потом в солиде тоже городить неимоверные костыли и изобретать велосипед.

Инженеры считают по Идельчику. Если взялся за CFD то ты уже инженер расчетчик и должен во всем этом разбираться. И инструменты для работы нужны соответствующие.

[LYatsiuk 3]

12 минут назад, karachun сказал:

Инженеры считают по Идельчику.

Но инженеры хотят электрического Идельчика и красивые картиночки, а не вот это всё остальное.

 

 

[karachun 2 038]

2 минуты назад, LYatsiuk сказал:

Но инженеры хотят электрического Идельчика и красивые картиночки, а не вот это всё остальное.

Одно без другого не работает. В CFD есть куча своих особенностей и если их игнорировать (например не выполнять сеточную сходимость) то только красивые картинки и получатся. На правду они будут мало похожи.

[LYatsiuk 3]

10 минут назад, karachun сказал:

Одно без другого не работает. В CFD есть куча своих особенностей и если их игнорировать (например не выполнять сеточную сходимость) то только красивые картинки и получатся. На правду они будут мало похожи.

Но в CFD та же тетраэдрическая с призмами у стен, адаптивность. Разве плохо?

[karachun 2 038]

44 минуты назад, LYatsiuk сказал:

Но в CFD та же тетраэдрическая с призмами у стен, адаптивность.

Ммм... Немного не понял.

CFD = Computational Fluid Dynamics, Вычислительная газодинамика. Autodesk CFD и CFX и Solidworks Flow Simulation это названия отдельных пакетов вычислительной газодинамики.

44 минуты назад, LYatsiuk сказал:

Разве плохо?

Только в CFX есть возможность задать к-т сопротивления а в Autodesk CFD - нет или она глубоко запрятана.

И еще в солиде совсем другой принцип построения сеток. Там строится прямоугольная Декартова сетка а уже из нее вычитается все что выходит за границы домена. Призматических подслоев там нет.

И в CFX можно делать упорядоченную сетку из кубиков.

46 минут назад, LYatsiuk сказал:

Разве плохо?

Делать 4 элемента на толщину канала вот это плохо, и плохо для любого пакета.

Изменено 24 июля 2020 пользователем karachun

[LYatsiuk 3]

7 минут назад, karachun сказал:

Ммм... Немного не понял.

Я про Autodesk CFD, думал из контекста понятно будет.

 

8 минут назад, karachun сказал:

Делать 4 элемента на толщину канала вот это плохо, и плохо для любого пакета.

Ну это же я сделал, а не ОНО САМО.

[karachun 2 038]

20 минут назад, LYatsiuk сказал:

Ну это же я сделал, а не ОНО САМО.

Ну так, я о том что эти расчетные программы это не электронный Идельчик. И по мере работы ты станешь газодинамиком даже против своей воли)

А вообще я работал и работаю во Fluent, CFX, недавно начал Star-CCM+ изучать, еще давно разбирался в OpenFoam, и из всех этих тяжелых пакетов CFX самый дружелюбный.

Так что не нужно убегать от своего счастья, если ты смог разобраться в CFX и вывести там мониторы расхода то и со всем остальным разберешься.

тем более что принципы построения сеток и работы похожи, но вот инструментов в CFX намного больше.

Изменено 24 июля 2020 пользователем karachun

[LYatsiuk 3]

Я начал интересоваться этой темой со Star-CCM+ и как мне кажется, он дружелюбней CFX. И тем не менее,  ACFD отлично обходит рутину которой полно в CFX. В ACFD можно смещать и поворачивать плоскости просто перетягивая их! Ну и кроме того можно сразу работать с объемным расходом, получить его с сечения. Единственная фича, которой пока не хватает - pressure lost на ГУ.

Изменено 24 июля 2020 пользователем LYatsiuk

[MotorManiac 130]

59 минут назад, karachun сказал:

И еще в солиде совсем другой принцип построения сеток. Там строится прямоугольная Декартова сетка а уже из нее вычитается все что выходит за границы домена. Призматических подслоев там нет.

Так это сделано для удобства проектировщика, человек проектирует детальки, кнопку нажал, замешил, обсчитал конструкцию в существующем интерфейсе кад программы. Но это только в теории все так красиво, но как говорится есть один нюанс........

Изменено 24 июля 2020 пользователем MotorManiac