Ansys Fluent | Часть 1 | Приложение для моделирования течений жидкостей и газов

Вычислительная гидрогазодинамика (CFD) — это наука о прогнозировании поведения потока жидкости, тепло-и массообмена, химических реакций, и связанные с ними явления путем численного решения набора руководящих математических уравнений:

• сохранения массы;
• сохранение импульса;
• сохранение энергии;
• сохранение видов;
• последствия массовых сил;
• и т.д.

Результаты моделирования течений жидкостей и газов можно использовать как часть процесса разработки, для описания функционирования изделия или протекания процесса, выявления неполадок, оптимизации производительности.

Область потока жидкости в трубе разбита на конечное множество контрольных объемов.

Несмотря на популярность численных методов решения задач гидрогазодинамики в России и США, использование подобных программных продуктов не заменяет испытаний и экспериментов, а оптимизирует методики их проведения и уменьшает количество испытаний, что приводит к снижения общих усилий и затрат, необходимых для экспериментов и сбора данных.

ANSYS FLUENT — программное обеспечение, которое обладает широкими возможностями моделирования физических процессов с целью анализа влияния жидкости на изделие или оборудование.

• область течения разделяется на конечное множество контрольных объемов;
• в этом множестве контрольных объемов решаются уравнения сохранения массы, импульса, энергии и т.д.
• уравнения в частных производных дискретизируется в систему алгебраических уравнений;
• затем производиться численное решение этих алгебраических уравнений в расчетной области.

Рассмотрим основные возможности и свойства ANSYS FLUENT

Проверенная технология решателя и точные вычисления

ANSYS FLUENT надежно и эффективно выполняет расчеты для всех физических моделей и типов, включая стационарное или переходное течение, несжимаемый или сжимаемых течений (от малых дозвуковых до гиперзвуковых), ламинарный или турбулентный потоки, ньютоновских или неньютоновских жидкостей, идеального или реального газа.

В основе ANSYS CFD лежат современные устойчивые решатели, такие как pressure-based coupled, fully-segregated pressure-based и два density-based решателя, позволяющие получать устойчивое и точное решение для практически неограниченного спектра режимов течения.

Модели турбулентности

В технике в основном преобладает турбулентное течение жидкости, поэтому программное обеспечение ANSYS FLUENT всегда уделяло особое внимание для описания моделей турбулентности, для их эффективного и точного расчета. Для расчета доступны следующие модели турбулентности:

• однопараметрическая модель Spalart-Allmaras;
• двухпараметрические модели k-ε, RNG k-ε, Realizable k-ε;
• двухпараметрические k-ω, SST k-ω;
• модели Рейнольдсовых напряжений: RSM, k-ω RSM;
• модель V2F;
• модели крупных вихрей LES;
• модели неприсоединенного вихря DES.

Теплопередача и радиация

Оптимизация тепловых потоков может играть решающее значение во многих типах промышленного оборудования, например, лопатки турбин, блоки цилиндров и камеры сгорания, а также в конструкции зданий и сооружений. В таких случаях точный расчет конвективного теплообмена имеет важное значение. Во многих из этих случаев распространение тепла в твердом теле и/или передача тепла излучением также играет важную роль. ANSYS FLUENT предлагает современные технологии для совместного решения задач течения жидкости и сопряженного теплообмена. Дополнительные функции включают в себя возможность проводить расчеты теплопроводности через тонкие перегородки, термические сопротивления при контакте, в областях между твердыми телами и через покрытия, на твердых поверхностях. ANSYS FLUENT включает в себя богатство моделей, позволяющих рассчитывать все виды радиационного теплообмена между жидкостью и твердым телом. ANSYS FLUENT дает пользователю возможность выбрать различные спектральные моделей для учета зависимости длины волны при проведении расчета.

Поддерживает следующие модели:

• ламинарная/турбулентная вынужденная конвекция, включая расчет вязкого трения;
• свободная и смешанная конвекция;
• радиационный теплообмен (DO, DTRM, P1, Rosseland, Surface-to-surface) с учетом полупрозрачности;
• сопряженный теплообмен;
• модель солнечной радиации.

Знакомимся дальше с Ansys Fluent

Самые читаемые статьи в этом разделе!

Рейтинг: 4.97

ANSYS и ее модуль ANSYS Fluent: гидродинамические расчеты (CFD)

Имитационные модели и их верификация с учетом иерархий существующих на данный момент математических моделей для изучения гидродинамики различных сред. Посмотреть демонстрацию работы ANSYS Fluent можно например тут:

826 открытий

ANSYS FLUENT встроен в рабочую среду ANSYS Workbench — платформу, объединяющую весь набор средств инженерного моделирования компании ANSYS:

У компании-производителя данного программного обеспечения существует развитая экосистема обучения и поддержки новых пользователей: https://courses.ansys.com/

Русскоязычные уроки по ANSYS Fluent можно посмотреть на сайте официального дилера данного ПО:

Компания Ansys была основана в США 1970 году инженером Джоном Свонсоном. В 2000-х компания приобрела множество других инженерных проектных компаний, получив дополнительные технологии для гидродинамики, проектирование электроники и физический анализ.

Джон Свонсон со студентами, источник: https://news.cornell.edu/stories/2012/04/10m-gift-boosts-undergraduate-education-engineering

Проект Россия Страна Ученых — это открытые городские экскурсии с аудиогидами, посвященные жизни и деятельности российских ученых, изобретателей, организаторов науки, основателей наукоемких производств и учебных учреждений, а также ботанические и геохимические экскурсии.

Ansys Fluent

Флагманский продукт Ansys в области CFD, набор мощных решателей и пре-/постпроцессоров для моделирования течений жидкостей и газов с учетом турбулентности, межфазного взаимодействия, химических реакций, горения и аэроакустических эффектов

Ansys Fluent предлагает широкий выбор физических моделей для описания течений, турбулентности, теплообмена и химических реакций в различных процессах:

• от обтекания крыла самолета до горения в топке котла ТЭЦ
• от пузырькового течения в барботажной колонне до волновой нагрузки на нефтяную платформу
• от кровотока в артерии до осаждения паров металла при производстве полупроводников
• от вентиляции дата-центра до очистки сточной воды.

Функциональность Ansys Fluent

Однофазные течения

Сжимаемая и несжимаемая жидкости, неньютоновские жидкости, турбулентность (изотропная, анизотропная, вихреразрешающие методы), ламинарно-турбулентный переход, построение линий тока (для безынерционных частиц), акустика (экспорт источников шума и прогнозирование его уровня)

Теплообмен

Естественная конвекция, теплопроводность и сопряженный теплообмен, теплопроводность в оболочках (в т.ч. многослойных), лучистый теплообмен, равновесный и неравновесный теплообмен в пористых средах, солнечное излучение, учет внешних источников излучения, модели неравновесного состояния

Многофазные течения

Дискретная фаза с формированием пленки жидкости на стенке, расчет траекторий инертных и испаряющихся частиц, распад и слияние капель при столкновениях и под действием основного потока, сгорание частиц, расчеты методом дискретных элементов, эрозия, смеси, кипение, испарение и конденсация, течения со свободной поверхностью, кавитация

Течения с химическими реакциями

Перенос компонентов, горение перемешанных, частично перемешанных и неперемешанных компонентов, химические реакции с конечной скоростью, образование оксидов азота и сажи, поверхностная химическая кинетика, химическая и фазовая равновесность, генерация таблицы флеймлетов, библиотека топливных компонентов

Сопряженные расчеты

Аэроупругость и гидроупругость, аэроакустика и виброакустика, акустика + прочность, магнитогидродинамика, термоэлектрика (в т.ч. охлаждение электроники за счет теплопроводности, конвективное охлаждение), производство непрерывного волокна

Технологии оптимизации

Решатель Adjoint Solver для оптимизации геометрии, технология RBF Morph для морфинга и оптимизации сетки, параметризация моделей и параметрический анализ, корреляционный анализ, техники планирования экспериментов, анализ чувствительности, анализ 6-сигма (анализ робастности)

Высокопроизводительные расчеты

Декомпозиция задачи, балансировка нагрузки, распараллеливание расчетов, фотореалистичный рендеринг, автоматизированный обмен данными в среде Ansys Workbench, гибкие настройки связывания решателей, совместное моделирование, гибкие настройки связывания решателей для многодисциплинарных расчетов

Хотите всегда быть в курсе последних новостей и событий?
Подпишитесь на рассылку
Связанные материалы

Видео уроки

На видео показан бизнес-процесс совместного выполнения двумя специалистами задачи численного моделирования ANSYS Fluent под управлением ANSYS EKM, расчет в среде ANSYS Workbench версии 2019R1. Запуск на счет проекта «.wbpz» из web-интерфейса ANSYS EKM на указанном вычислительном ресурсе и генерация отчета в .pdf

14 февраля, 2019

Вебинары

Вебинар посвящён обновлениям и нововведениям Ansys Fluent 2021 R2. Основные изменения затронули работу с сетками, содержащими большое количество зон. Повышен прирост производительности при обработке больших файлов. Появились новые опции для расчета химических течений с конечной реакцией и многофазных задач. Стали доступны встроенные модели абляции для оптимизации проектирования систем тепловой защиты.

08 декабря, 2021

Конференция

01.12 — 02 декабря, 2020

Учебный курс

Учебный курс

Учебный курс

Презентации

Моделирование системы охлаждения аварийных резисторов системы питания ИТЕР

25 ноября, 2019

Презентации

Создание методики решения связанной задачи течения и теплообмена

25 ноября, 2019

Презентации

Редуцирование модели Fluent с помощью ROM Builder

22 ноября, 2019

Новости

Ведущие отраслевые технологии Ansys сокращают инженерные затраты и значительно снижают время на разработку гоночных машин

26 февраля, 2021

Новости

17-20 ноября 2020 года в Москве состоится международная научно-техническая конференция «International Conference on Aviation Motors» (ICAM 2020), организованная ФГУП «ЦИАМ им. П.И. Баранова» совместно с АО «Объединенная двигателестроительная корпорация». В течение нескольких дней российские и зарубежные эксперты в области авиационного двигателестроения обсудят широкий круг вопросов по актуальным проблемам авиационно-космической отрасли. Среди них – новые материалы и технологии, системы автоматического управления, контроля и диагностики, экономика и внешнеэкономическая деятельность, силовые и энергетические машины и многое другое.

05 августа, 2020

Новости

На вебинаре специалисты ESSS расскажут о том, как связный DEM-CFD расчет позволяет отслеживать траекторию движения твердых частиц от ингалятора к дыхательным путям человека.

При подготовке материала использовались источники:
https://techgidravlika.net/view_post.php?id=62
https://vc.ru/services/373961-ansys-i-ee-modul-ansys-fluent-gidrodinamicheskie-raschety-cfd
https://www.cadfem-cis.ru/products/ansys/fluids/fluent/