Изучение газодинамики в рабочем пространстве печи высокоточного нагрева при различном количестве загруженных заготовок
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
?зованы при подготовке численного эксперимента.
Расчетная модель включает в себя:
геометрическую модель;
сеточную модель (сетка);
модель газа;
модели турбулентности;
граничные условия.
Основополагающим шагом при проведении численного эксперимента в области гидрогазодинамики является выбор модели турбулентности. От этого выбора зависит то, какие эффекты будут учтены в решении, а какие нет. Все модели турбулентности не являются универсальными и имеют границы применимости, внутри которых результаты будут наиболее близки к реальным. Кроме того, различные подходы по моделированию турбулентности накладывают разные требования к сеткам. Требования могут содержать условия для минимального размера ячейки, находящейся на поверхности обтекаемой стенки, ограничения на тип используемого элемента при дискретизации, на соотношения размеров сторон ячеек, уровень детализации сеточной модели.
После выбора модели турбулентности следует построение сетки. Основой сеточной модели является геометрическая 3D-модель, от качества которой зависит качество будущей сеточной модели.
Необходимо помнить, что численные методы позволяют решить математическую модель, отражающую с определенной степенью достоверности некоторый физический процесс, наблюдаемый в реальности, поэтому результаты численного моделирования нуждаются в анализе и, в лучшем случае, сравнении с результатом физических наблюдений. При исследовании влияния характеристик расчетной модели на численные результаты наличие данных физического эксперимента обязательно.
1.3 Математическое моделирования в ПВК FLUENT
FLUENT - это современный, универсальный программный комплекс, предназначенный для решения задач механики жидкостей и газов. Пакет предназначен для моделирования сложных течений жидкостей и газов с широким диапазоном изменения теплофизических свойств посредством обеспечения различных параметров моделирования и использования многосеточных методов с улучшенной сходимостью. Он дает оптимальную эффективность и точность решения для широкого диапазона моделируемых скоростных режимов [9].
Изобилие физических моделей в пакете FLUENT позволяет с хорошей точностью предсказывать ламинарные и турбулентные течения, различные режимы теплопереноса, химические реакции, многофазные потоки и другие явления на основе гибкого построителя сеток и их адаптации к получаемому решению.
Разработка пакета FLUENT началась в 1980 году, когда проблемы вычислительной гидрогазодинамики (CFD) интересовали весьма узкий круг специалистов. Инженеры компании Creare, Inc. (США) совместно с группой ученых из Шеффилдского университета (Sheffield University, Великобритания) под руководством доктора Ферита Бойсана решили создать простой в использовании интерактивный CFD-код для инженерных расчетов. Этот проект оказался столь успешным, что в 1990 году для продолжения его реализации была создана специализированная компания FLUENT, Inc. В 1997 году компания FLUENT дополнила свою линейку продуктов новым пакетом POLYFLOW, ориентированным в первую очередь на потребности химической промышленности (производство изделий из полимеров, пластмасс, резины и т.п.), цветной и черной металлургии. В сентябре 2000 года компания получила сертификаты ISO 9001 и TickIT.
FLUENT включает в себя несколько типов решателей, в том числе сопряженный решатель с алгоритмом на основе давления, расщепленный решатель с алгоритмом на основе давления и два решателя с алгоритмами на основе плотности, что позволяет получать точные результаты для практически любого течения.
Данный программно-вычислительный комплекс помимо ламинарного течения, имеет широкий набор моделей турбулентности: несколько распространенных k-epsilon и k-omega моделей, модель турбулентных напряжений Рейнольдса для сильных вихревых или анизотропных потоков, модели турбулентности для расчета больших вихрей (LES-модели) и модели изолированных вихрей (DES). FLUENT также предлагает инженерам полный набор инструментов для моделирования конвективного и радиационного теплообмена, теплопроводности. Доступны модели для анализа излучений в оптически плотной среде - модель Розеланда, а также модель поверхность-поверхность (основанная на коэффициентах излучения) для лучепрозрачной среды. Модель дискретных ординат, дискретная модель переноса излучения и Р-1 модель охватывают весь спектр оптических толщин, тем самым подходят для любых сред. Кроме того существует возможность учета тепловой нагрузки от солнечного излучения. позволяет моделировать горение топлива, в том числе с частичным или полным предварительным смешением, процессы при наличии реакций между газами и твердыми поверхностями, а также прогнозирование образования NOx, SOx и других загрязняющих веществ.
FLUENT использует самые современные модели для описания химических реакций. База данных содержит свойства множества газообразных, твердых, угольных и жидких топливных материалов.
Все это позволяет использовать данный программно-вычислительный комплекс для моделирования сложных металлургических процессов. Кроме того, FLUENT используют в аэродинамике, нефтегазовой промышленности, медицине и других отраслях.
Постпроцессор FLUENT отображает результаты расчета в векторном и контурном видах, а также способен отображать траектории движения частиц. Встроенный модуль создания анимации позволяет обрабатывать результаты нестационарных расчетов.
Возможность использования динамической сетки существенно рас?/p>