6DOF solver CFX и выбор сетки

[dolivanov 7]

Коллеги, приветствую.

Занимаюсь задачкой о моделировании безлопастной турбины Тесла.

Смысл в том, чтобы заставить диски турбины крутиться под действием напора воздуха.

Модель есть, решатель использую 6DOF в  CFX. На "кошках" потренировался, примеры разобрал, с решателем понял, как работать. Теперь пытаюсь смоделировать свою турбину, не получается. Возникает ошибка overflow. Модель турбулентности SST, сетку делаю мельче, но теперь памяти не хватает.

Решил сделать сетку гексаэдрическую, разбил модель на простые объемы, вроде сделал. Пока на расчет не запускал.

Что заметил - если сетка из тетраэдров, то узлов порядка 600 000,а  элементов 2 300 000. Если с сетка из гескаэдров с таким же размером элемента, то узлов уже 1 200 000, а элементов 700 000.

Думается мне, что если  и с тетраэдрами не хватает памяти, то с гескаэдрами и подавно не хватит. Я прав?

Прикладываю картинки с сетками, пока только такие. C inflation пока не игрался, думаю, что делать дальше.

Машина у меня обычная 16 гигов памяти, win xp x64, процессор core i7. Решение отлично параллелится. Кстати мешер в 15 версии тоже отлично параллелится.

Что подскажете, куда копать, чтобы избавиться от overflow и как быть с сеткой?

Кстати, задачу решаю в нестационарной постановке.

[kristeen 355]

В ошибке виновата сетка на дисках в один элемент толщиной. Даже в случае тетры такое не годится.

И ведь принцип действия этого устройства основан на процессах, происходящих в пристеночном слое... который в этой модели отсутствует)

6DOF для этой задачи кажется избыточным, хватило бы CEL с зависимостью для скорости движения стенки диска.

 

Опробуйте сначала на простой задаче с одним или двумя междисковыми зазорами.

[dolivanov 7]

Простую задачу о раскручивании одного диска потоком воды я решил. Все получается.

Только сейчас я вроде понял, в чем дело.

У меня при импорте в WB все эти тела создаются разными партами, в каждом парте по одному телу.

Поэтому поток с входного патрубка не поступает в тело турбины, так как упирается в ее стенку.

Получается, что надо либо тела объединять в  один парт (этого я не знаю как делать), либо ставить интерфейсные граничные условия в CFX PRE, что довольно трудно по той причине, что тел очень много. Автоматические контакты в CFX не так, как в structural похоже создаются.

[kristeen 355]

ела объединять в  один парт

В DesignModeler'e внизу дерева выделить нужные тела, RMB > Make new part. Обратная по смыслу операция "разобъединения" RMB > Explode.

 

 

 

 

Автоматические контакты в CFX не так, как в structural похоже создаются.

Вроде, тогда нужно, чтобы создавались разные домены для каждого тела. Но даже если тела попадают в один домен, а потом вручную создаешь отдельный домен для одного из тел, вроде автоматически создаются интерфейсы.

 

Могли бы Вы выложить свой пример 6DOF для одного диска?

[dolivanov 7]

Спасибо, в парты объединил. Сам себе поражаюсь, что не нашел раньше этой возможности.

Проект выложить смогу, чуть позже. Там у меня что-то типа колеса с лопастями, которое крутится.

Сейчас попробую посчитать упрощенную модельку турбины с новыми партами.

Еще прочитал сейчас в хелпе, что есть такая штука, как mesh group, которая судя по описанию и нужна для объединения сеток в парты для задача гидродинамики и построения регулярной сетки. Но в моем проекте эта возможность недоступна.

Вот на картинке видно, что поток упирается в как бы в стенку и все. Дальше не идет.

Изменено 31 января 2014 пользователем dolivanov

[kristeen 355]

Интересная конструкция. Вроде водяной мельницы получается. Я думал, что турбина Тесла -- центростремительная.

[dolivanov 7]

Это упрощенная модель. Турбина Теслы имеет много дисков, как на картинках в шапке темы.

Это я так для себя решил посчитать, потому что оригинальная модель и долго считается, и вообще не хотела работать.

Эта простая моделька сейчас чуть-чуть крутится. Оказалось, что объединение тел в парты дало результат. На выходных попробую турбину запустить, но проблема в том, что менее 1 млн узлов не получается сделать, а это кол-во степеней свободы моя машина с 16 ГБ оперативки уже не тянет. Вот поэтому пока тренируюсь на кошках.

[Расчетчик 0]

При объеденении тел в part в 15-ом Вы сразу же теряете сильно параллельность мешера. Она остается какжеться только на Sweep и на методе Patch Independent для тетраэдра (по умолчанию не используется, метод построения сетки Icem'а), который вообще говоря делают сетку похуже чем Patch Conform.

Я для себя нашел следующее решение при использовании 15-го WB и CFX:

1 Тела в part не складываю. Оставляю все как есть по умолчанию  (каждое тело в своем part)

2 После доводки геометрической модели в конце делаю Body Operation (Imprint Body Face  с опцией All Body). Получаю на ответных поверхностях контактирующих тел отпечатки поверхностей соседей.

3 Бюь сетку в паралельном режиме (получаю ускорение в моем случае в 6 раз, т.к. у меня 6 ядер) и не теряю параллельность как в случае с объеденением в part

4 Забираю сетку в CFX c опциями : Contact Detect - Self (делает котакты внутри тел!!!), точность ставлю Absolute 1e-5

5 Проверяю Connection на несоглосованных сетках, которые создались при выполнении операции импорта (п.4) и удаляю неправильные, которые создаются при небольшом наползании геометрии (как правило это плоски поверхности с краями большой кривизны, которые из-за различной оппраксимации могут налезать на соседние поверхности у соседей. Вырубаю подсветку модели и почереди стрелкой вниз одной рукой перебираю Connection и вписываю в экран изображение кнопкой Fit другой рукой мышкой - плохие сразу видны. На нормальных выидно налегание двух сеток, на плохих такого не видно-они выглядят без наползания двух сеток). Операция занимает минут 20 на сетку из 17 милионов элементов и 3 милионов узлов на тетре. Тел в сборке порядка 50-ти (Connection очень много не считал).

6 Создаю домены и на сонове Connection (на несогласованных сетках) CFX автоматически за 1 секунду создает Interface (в том числе и внутри доменов). Всего у меня получается 30 Interface.

 

Единственное чего я не могу понять почему когда в WB есть NameSelection (выбраны несколько поверхностей нескольких тел) то после импорта в CFX с опцией стратегии определения имен Derived я не получаю как при импорте из Icem или Ansys Classic Structural (cdb) имен вида NameSelectionА, NameSelectionВ, NameSelectionС и т.д. Приходиться либо создавать много NameSelection в WB либо долго и упорно искать нужные поверхности в сетке в CFX, причем поиск затруднен неочень осмысленными именами автоматически назначенными WB. На это уходит много времени, так ака приходиться заниматься почти полным перебором .

Изменено 1 февраля 2014 пользователем Расчетчик

[dolivanov 7]

Всем спасибо. Турбина считается. Правда пока с очень грубой сеткой, так как компьютер не позволяет. Сейчас занимаемся настройкой сервера для расчетов.

Видимо из-за грубой сетки скорость вращения оказалась очень малой (в 4 раза меньше экспериментальной). Буду заниматься сеткой, также пока неясно, какую модель турбулентности брать.

[a_schelyaev 367]

Убедитесь, что это не гадят пристеночные функции.

Попробуйте стенку с проскальзыванием поставить и оцените изменения в характеристиках.

[kristeen 355]

Попробуйте стенку с проскальзыванием поставить и оцените изменения в характеристиках.

В этом случае, по идее, турбина вообще не должна крутиться..

[a_schelyaev 367]

Честно говоря, не представляю себе ее конструктива.

Там все за счет трения крутится?

 

Тогда без пристеночных функций с прилипанием.

[dolivanov 7]

Она крутится только за счет трения воздуха о пластины.

Сейчас измельчил сетку, насколько мне позволил мой компьютер, вылетела ошибка о превышении числа Рейнольдса. Пришлось ставить турбулентность, пока не подобрал модели. Вылетает с overflow.

[a_schelyaev 367]

А есть CAD-модель этого девайса? Тоже бы попробовали.

Думается мне, что это интересный тест.

[dolivanov 7]

Оригинал я не смогу дать, так как просили его не распространять. Могу выложить упрощенную модель, которую я сам рисовал. Там всего два диска.

Turbina-30.01.14_3.rar

[kristeen 355]

А есть CAD-модель этого девайса? Тоже бы попробовали.

 

Любопытно будет посмотреть на результаты) Модель в stp без упрощений.

Tesla Turbine Final stp.rar

 

 

[dolivanov 7]

Посчитал за выходные и сегодняшний день 1 с с момента начала подачи воздуха в турбину.

Получил максимальную скорость внешней части дисков около 12 м/с. Смотрю ее как mesh velocity. Отрисовываю векторы скорости, вижу, что они направлены не по касательной к внешней части дисков (а диски у меня круглые). И снова я что-то не понимаю, должно ли это быть так или нет? Как мне тогда рассчитать угловую скорость вращения? Ведь есль знать линейную скорость, то делишь ее на радиус и получаешь угловую. Но ведь это справедливо в случае, когда линейная скорость направлена по касательной к окружности вращения или нет?

[dolivanov 7]

Графики объемного потока на выходе и входе получились пока такие. Что же получается, нужно еще считать, иначе вытекает больше, чем втекает?

На входе ставлю давление, на выходе тоже постоянное давление.

[kristeen 355]

Графики объемного потока на выходе и входе...

Поскольку уравнение сохранения массы, то лучше и смотреть массовый расход, а не объемный.

Вы начинаете решать нестационар с начальных условий, где все V=0, или с сошедшегося стационарного решения?

[dolivanov 7]

 

Графики объемного потока на выходе и входе...

Поскольку уравнение сохранения массы, то лучше и смотреть массовый расход, а не объемный.

Вы начинаете решать нестационар с начальных условий, где все V=0, или с сошедшегося стационарного решения?

 

А что изменится в характере графиков, если я умножу объемный расход на постоянную плотность?

Расчет начинается с нулевых н.у.