Сопротивление судна. Fluent 6.3

[German_psv 20]

Добрый день, коллеги.

Вопрос касается вычисления во Fluent’e сопротивления судна

при обтекании водой в канале.

1. При создании сетки в Gambit’e делю объем канала

на нижнюю часть – для воды и верхнюю – для воздуха.

Во Fluent’e задаю на входе канала расход воды и воздуха

отдельно для каждой из входных поверхностей.

На выходе – pressure outlet.

Делаю инициализацию и патчу воду для нижней части объема канала.

Решение удовлетворительное – наблюдаются корабельные волны.

Коэффициент сопротивления имеет разумные значения.

2. Сейчас построил сетку в ICEM’e. Сетку проверил как в самом ICEM'e,

так и во Fluent'e - замечаний нет.

Канал теперь не делю на нижнюю и верхнюю часть.

Не знаю, во-первых, как это в ICEM’e делать, чтобы не испортить Огрид,

а во-вторых - нужно ли?

Для упрощения выбираю стационарное решение и ламинарную модель.

Захожу в Boundary Condition выбираю поверхность Inlet для фазы mixture

в окне Mass-Flow Inlet во вкладке Momentum указываю направление потока,

а во вкладке Multiphase включаю опцию Open Channel,

задаю уровень воды (40м) и уровень дна канала (0м).

Дно совпадает с уровнем начала координат.

На выходе: pressure outlet и аналогично задаю уровень воды и уровень дна канала.

Как обычно для каждой фазы задаю расход.

Проверяю после инициализации и патча заполнение канала водой и

начальную скорость по всему каналу. Все нормально.

Решение идет удовлетворительно.

Графики Residuals сходятся монотонно. Казалось нет проблем.

Посмотрел на состояние с разделением фаз и Iso-Surface – полный хаос.

Вода и воздух перемешались. Границы нет.

Вопрос:

есть ли у кого опыт получения корректного решения

в аналогичном случае – через задание уровня воды

в канале (т.е. без разделения входной поверхности

на нижнюю – для воды и верхнюю – для воздуха)?

Какие в этом деле есть нюансы, которые я, по-видимому, не учел?

С уважением, Герман

[Dick 0]

В задачах со свободной поверхностью рекомендуется, чтобы узлы ячеек лежали строго в этой поверхности и в ее окрестности было локальной сгущение сетки. Иначе граница газ-жидкость будет не плоскостью, а ступеньками + соответствующие глюки в попытке решателя сгладить эти ступеньки + проблемы с образованием волн и т.д. В принципе не критичино, и не должно сильно влиять на общий результат, но тем не менее это нужно принимать во внимание.

В ICEM такую сетку сделать очень просто. Достаточно перед построением резануть блок по судну в плоскости газ-жидкость, а затем строить О-гриды. В случае необходимости у полученных О-грид блоков можно подвинуть/подкорректировать узлы (Move Vertex).

[German_psv 20]

Добрый день, Dick.

Разрезал блок на уровне поверхности. Построил Огрид.

Узлы, которые сместились из плоскости сечения, переместил.

Однако нижний ярус узлов Огрида невозможно сместить,

поэтому сетка не пошла по уровню раздела фаз (см. аттач).

С уважением, Герман

[Dick 0]

Любые узлы двигаются, если только они не привязаны к точкам (associated). Проще всего наделать нужных точек в плоскости раздела газ-жидкость и привязывать к ним узлы о-грида (associate vertex), так по точнее будет. Также нужно быть очень аккуратным в плане топологии блоков. Например, глядя на аттач могу сразу сказать, что топология не совсем удачная. Нижние узлы блока судна следует опустить еще ниже (нижняя зеленая линия), а о-грид выдавить с большим оффсетом, чтоб он не пересекался с геометрией (в аттаче самая нижняя белая линия проходит сквозь судно).

[GOLF_stream 297]

Я не расчётчик, но корабел :) очень интересно было бы посмотреть на результат. На форму волнообразования. Ещё лучше было бы сравнить с результатами испытаний.

Кстати, влияние дна тоже учитывается? Насколько я понял Ваш "канал" неглубокий.

[Iatsouk 3]

Для модели судна (длиной 5 метров) число Рейнольдса составляет, ориентировочно, 10^5, для натурного судна - 10^7 ... 10^8.

Ламинарный подход однозначно не подходит.

[Valery Moscow 1]

Моделирование гидродинамических течений и расчет буксировочного сопротивления модели подводной лодки.

<noindex>http://www.cae-services.ru/data/130M.pdf</noindex>

Моделирование гидродинамических течений со свободной поверхностью и расчет буксировочного сопротивления судна.

<noindex>http://www.cae-services.ru/data/11M.pdf</noindex>

Обтекание корпуса судна со свободной поверхностью. О.Г. Бузыкин, K.M. Мякушев

<noindex>http://www.cae-services.ru/data/152M.pdf</noindex>

[German_psv 20]

Добрый день, коллеги.

1. Оффсет увеличил до 1.5м. Дальше не могу - будет сильно увеличиваться шаг разбиения

вертикальных ребер Огрида, что приведет к плохому разрешению волны.

Либо надо измельчать сетку на борту буксира и увеличивать размер сетки, что тоже не желательно.

2. Плохая топология обусловлена той же причиной (п.1) - любые смещения узлов Огрида

вниз вызывают увеличение длины вертикалных ребер на периферии Огрида,

т.е. ухудшение разрешение волны.

3. Ламинарная модель - только для проверки формирования поверхности раздела фаз.

4. Осадка буксира 3м, глубина канала 40м - должно хватить.

5. Экспериментальных данных Cd нет.

В итоге, с учетом всех рекомендаций:

- разделил в SolidWork'e модель на уровне поверхности воды на верхнюю и нижнюю части.

- построил сетку отдельно для нижней и верхней частей. Узлы Огрида нижней и верхней сеток в плоскости разделения фаз состыковал. Теперь можно задавать Mass-Flow-Inlet как обычно - по входам;

- состыковал сетки во Флуенте через интерфейс;

- включил Флуент на 8 узлов - фазы разделяются, считает без замечаний.

Спасибо всем за рекомендации и обсуждение вопроса.

С уважением, Герман.

Изменено 10 марта 2009 пользователем German_psv

[German_psv 20]

В дополнение к моему предыдущему собщению.

Заново перестроил сетки в ICEM, а именно: для всех блоков

точно состыковал координаты всех узлов,

лежащих в плоскости раздела фаз.

Загрузил нижнюю и верхнюю сетки во Флуент и выполнил Fuse.

Нижняя и верхняя сетки соединились через одну интериорную поверхность.

Запустил вычисления во Флуенте на кластере.

По сравнению с предыдущим вариантом (стыковка

нижней и верхней части через интерфейс) время вычислений

на одном временнОм шаге сократилось на 12 процентов.

Это и понятно. Просто хотелось посмотреть,

насколько интерфейсное соединение тормозит вычисление.