Jump to content

Recommended Posts

Дополнительный модуль SOLIDWORKS – Flow Simulation – позволяет моделировать потоки жидкости и газа для вычисления различных характеристик: температуры, скорости потока, давления и т.д. В этой статье мы рассмотрим случай, когда на пути движения внешнего потока воды находится баллон. Посмотрим, как баллон влияет на скорость, проанализируем образование вихрей потока. Рассчитаем значение силы сопротивления, которое баллон оказывает потоку, а для получения более точных результатов воспользуемся функцией Адаптация сетки. И это еще не всё!

 

img_94_34_banner_003ac3616e4eef37bb037d7

 

Введение

У нас есть произвольная емкость, которую мы поместили в поток воды (рис. 1).

img_94_34_1_9c1e6db4f988026239b96e607ac9
Рис. 1

Добавив модуль Flow Simulation в интерфейс SOLIDWORKS, создаем Новый проект, где можно указывать конфигурацию модели, если такая присутствует, и переименовывать проект (рис. 2).

img_94_34_2_009d51055b12694d78d3c1422956
Рис. 2

 

Постановка задачи

Для задания условий задачи существует несколько способов. В нашем случае мы воспользуемся функцией Мастер проектов. Эта функция автоматически создает новый проект, позволяя задавать имя и конфигурации. Единицы измерения СИ оставим по умолчанию, а вот градусы Кельвина изменим на градусы Цельсия (рис. 3).

img_94_34_3_e84e5989b291cf2547f235ed6583
Рис. 3

Далее задаем условия для типа задачи (рис. 4). Во-первых, это задача Внешняя, то есть поток обтекает твердое тело (баллон). Затем нам понадобится задать условие Нестационарность, так как мы рассматриваем переходный поток, то есть меняющийся со временем. Значения Общее время и Временной шаг оставляем по умолчанию, эти параметры мы сможем уточнить позже. Еще выберем условие Гравитация – и обязательно проверим, чтобы ускорение свободного падения было направлено корректно.

img_94_34_4_d07ef2afe4b4197a9f624df664f9
Рис. 4

Следующим шагом задаем текучую среду (рис. 5), в нашем случае это вода. Во вкладке Жидкости выбираем Water. Нажимаем кнопку Далее и переходим к заданию условий на стенках – эти значения мы оставим по умолчанию.

img_94_34_5_04a8ede4176d6c05904933272018
Рис. 5

И наконец в окне Мастер проекта задаем начальные условия задачи (рис. 6). Здесь мы укажем лишь скорость потока по оси Z в противоположном направлении: 5 м/с. В этом же окне можно задавать скорость с помощью зависимостей, табличных значений или формулы.

img_94_34_6_a4738cc9346098e7e0cc0e4b87b9
Рис. 6

Что касается Расчетной области (то есть той, в которой будут проводиться вычисления), ее мы задаем произвольно: либо стрелками на модели, либо через задание координат области (рис. 7).

img_94_34_7_5c6204f2ab8d39dfe20b898c446a
Рис. 7

 

Опции расчета

Теперь для нашей задачи установим условия нестационарности. Щелкаем правой кнопкой мыши по строке Входные данные и выбираем Опции управления расчетом (рис. 8). В появившемся окне (рис. 9) задаем значение Физическое время, которое подтянулось сюда при выборе нами параметра Нестационарность в Мастере проектов. Этот параметр означает время, до которого будет выполняться расчет; установим для него значение 5 секунд. В этом же окне откроем вкладку Расчет и выберем Шаг по времениВручную, равный 1 секунде.

img_94_34_8_a0b0d6736c6bb597606eb7ceffd8
Рис. 8

img_94_34_9_fa5bb02de16acad071a7648054ee

Рис. 9

Далее перейдем во вкладку Адаптация сетки (рис. 10). Адаптация сетки означает дробление ее ячеек, так чтобы их общее количество увеличивалось до тех пор, пока не будет достигнуто заданное разрешение. Flow Simulation автоматически выполняет адаптацию в процессе расчета. Установим максимально допустимое число ячеек: 7 500 000. Для стратегии адаптации сетки (от этого параметра зависит, в какие моменты расчета будет выполняться адаптация сетки) выберем Периодически и Физическое время. Период определим равным одной секунде.

img_94_34_10_d76f07e710573d125f25df78304

Рис. 10

 

Глобальная цель

Определим Глобальную цель, которая будет определять силу сопротивления. В нашем случае это сила по оси Z (рис. 11). Правой кнопкой мыши вызываем Цели → Добавить Глобальную цель и выбираем параметр Сила (Z).

img_94_34_11_85a29f91c703b06b65b533877c9
Рис. 11

Результаты

После того как расчет запущен и завершен, мы можем в различных вариантах посмотреть результаты нашего исследования. Для начала построим Картину в сечении, выбрав плоскость сечения Сверху, а в качестве типов отображения Заливку (соответствует давлению) и Вектора (соответствует скорости) – рис. 12.

img_94_34_12_52e8f643c5be3d9f282736aa699
Рис. 12

На эпюре (рис. 13) заметно, что давление внизу выше – сказывается вес воды сверху. Здесь учитывается параметр, известный как потенциал давления. По векторам (стрелкам) мы видим, как поток входит в баллон в нижней части горлышка, а в верхней пытается выйти из него. Взглянув на размер стрелок, которые показывают скорость потока, отметим, что возле стенок они короче, чем в другом месте. Скорость снижается из-за трения стенок.

img_94_34_13_532080429d8bb213ff376968cf9
Рис. 13

Создадим еще одну Картину в сечении, установив в качестве типа отображения сетку (рис. 14). После построения эпюры мы видим, что сетка автоматически уточнилась в местах завихренного потока и там, где скорость потока существенно отличается от заданной.

img_94_34_14_aec2b0363db3d89663f3e592585
Рис. 14

Теперь откроем в Результатах вкладку Цели и посмотрим значение силы сопротивления (рис. 15). Отрицательные значения появляются как результат несовпадения направления силы с направлением оси Z.

img_94_34_15_beb5f99dc2e4af675ef1f875058
Рис. 15

И, наконец, измерим давление на поверхности цилиндра и его изменение во времени. Открываем в Результатах окно Поверхностные параметры, выбираем грань баллона (рис. 16) и задаем параметр Давление. В этом же окне, но на вкладке Эволюция во времени выбираем все моменты времени и команду Показать.

img_94_34_16_9a8e11d019d2123bc0c36a84094

img_94_34_17_083c53c898dc7bc64463655adc2
Рис. 16

Вывод

Инженерный модуль SOLIDWORKS Flow Simulation позволяет выполнять точный расчет движения текучих сред, газа или жидкости, внутри и снаружи моделей. Также с помощью этого модуля можно исследовать теплообмен моделей за счет конвекции, излучения и проводимости, используя технологию вычислительной гидрогазодинамики (CFD).

 

 

Если чтению учебных материалов вы предпочитаете просмотр уроков, – добро пожаловать на наш YouTube-канал «Школа SOLIDWORKS». По ссылке вы найдете видео, где мы учимся анализировать поток средствами Flow Simulation.

 

Максим Салимов,

технический специалист

по SOLIDWORKS

ГК CSoft

 

 

 

Хотите больше узнать о расчетах в SOLIDWORKS? Читайте наши статьи:

1.    Термический анализ в SOLIDWORKS Simulation на примере микрочипа

2.    Простой расчет Flow Simulation

 

 

  • Нравится 1
Link to post
Share on other sites


Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.
Note: Your post will require moderator approval before it will be visible.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.




  • Сообщения

    • Богоманшин Игорь
      Прошу прощения за офтоп, но подобные резьбы мы делали просто на стойке по G76, в разных системах. Просто высчитали начальные углы, которые зависит от ширины резца. Важно установить параметр врезания по проходам на 90 градусов (перпендикулярно оси вращения), иначе начнет лишнего снимать.
    • Bonus
      Потому что Вы не внимательно читали. Я говорил о второй части, о многоциклевой усталости по S-N кривой. Там может быть обратный эффект, для более прочного материала берем сечение с меньшим сечением, но S-N кривая та же. Что касается малоцикловой, то как я писал, она полностью зависит от напряжения текучести, а значит от материала и его прочности.
    • fenics555
      Александр, чем помочь? )))
    • GS
    • vik300001
      @Greenston Спс, помогло. Подскажите еще плиз какой траекторией можно проточить (фрезеровка пока отпадает) многозаходную спецрезьбу?  Поскольку есть зависимость в позиционировании наверное точение по кривым... но чтото пока не получается. Хотбы в каком нправлении рыть?
    • AlexKaz
      Ну, почему же малоцикловая не зависит от прочности? Там ведь не по напряжениям можно смотреть, но и по деформациям. И есть соответствующие кривые для жёсткого нагружения... Поэтому как правило в ОМД и не смотрят на напряжения - по деформациям всё считается в ОМД эффективнее. Напряжения в ОМД в контактах очень высокие, с учётом динамики и импульса.
    • Sykes
      Говорить в который раз о 1920 в контексте, когда нужен был ОДИН - пожалуй соглашусь с Вашим определением и закончу на этом свои ответы Вам в этой ветке, потому как Ваш уровень, в цитатах ниже, Вы уже показали не первый раз, а мне это этого уровня опускаться не хочется - Вы меня на этом уровне задавите опытом)      
    • Богоманшин Игорь
      У вас в подписи ссылка битая. Проверьте.  
    • vik300001
      Такое свойство есть, и оно заполнено. но ПДМ его не читает....
    • Bonus
      Отбросим вычисление усталости методом механики разрушения, когда моделируем трещину. Выделим два вида усталости малоцикловую, где то до 1000 (т.е. там где у нас есть риск пластики) и многоцикловая без пластики. Во втором случае у нас S-N кривая которая не зависит от прочности материала и его термообработки в общем виде зависит от типа материала и имеет достаточно широкий охват по материалам, например для конструкционных сталей EN3 одна кривая. Что касается малоцикловаой усталости. То там, задача номер один это ограничить режим shakedown и не выйти из него в  racheting. Т.е. даже при возникновении пластики она должна быть менее чем 2*текучесть, тогда у нас не нарисуется петля гистерезиса и мы будем работать в линейной зоне, но на напряжениях выше пластики. Если выйти за 2*пластика, то есть риск накопления повреждений. т.е. когда у нас с каждым циклом петля смещается вправо. Первое что приходит на ум, это задать соответствующий материал, задать циклическую нагрузку и считать все эти циклы по времени. Что касается разового упрочнения, нужно понимать что есть операции гибки, которые часто используются например для тех же сосудов под давлением. Но в дальнейшем это почти никак не оказывает влияние на расчет в т.ч. на усталость, во всяком случае в тех рамках о которых я говорил. Зам: в усталости мы работает не с напряжениями, а их диапазоном.
×
×
  • Create New...