Файл: Учебное пособие для студентов высших учеб ных заведений, обучающихся по направлениям подготовки дипломированных специалистов Нефтегазовое дело.doc
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.01.2024
Просмотров: 371
Скачиваний: 11
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
, как показано на рисунке 5.4.
Рисунок 5.4 – Ось смешивающего колена
(e) Вернемся обратно во вкладку Modeling и в дереве построений выделим XYPlane. В этой плоскости будем строить профиль поперечного сечения колена. Откроем вкладку Sketching и в подпункте Grid пункта Settings поставим галочки напротив Show in 2D и Snap. Зададим основной шаг сетки 5 cm (Major Grid Spacing) и количество дополнительных делений в основной ячейке сетки (Minor-Steps per Major) равное 1.
(f) Нажмем на пункт Draw окна Sketching Toolboxes и с помощью инструментов Line и Arc by Center построим профиль колена как показано на рисунке 5.5. Перед этим для удобства построения можно переключить вид в графическом окне с изометрического на перпендикулярный плоскости XY.
Рисунок 5.5 – Профиль смешивающего колена
Замечание: С целью сокращения времени расчета целесообразно отсечь полностью симметричную половину виртуальной модели, так как все процессы, проходящие в отсеченной половине будут абсолютно идентичны тем, что проходят в расчетной. Моделирование лишь половины объема модели значительно сократит время расчета, не повлияв на конечный результат. В нашем случаем плоскость симметрии (сечение) находится с плоскости XZ.
(g) Вернемся во вкладку Modeling, и в графическом окне изменим вид на изометрический. Построение объемного колена произведем с помощью инструмента Sweep. Для этого в панели меню DesignModeler выбираем:
Create → Sweep
В появившемся окне Details View (Details of Sweep1 – настройки инструмента Sweep) нажимаем на строку с названием Profile (профиль) и выбираем в окне построения (Tree Outline) созданный ранее профиль колена под названием Sketch2 (расположен в XYPlane); в строке Profile нажимаем Apply для того чтобы подтвердить выбор. Далее в окне Details View нажимаем на строку с названием Path (выделено желтым цветом) и в дереве построений выделяем созданную ранее ось колена Sketch1 (расположена в ZXPlane); нажимаем Apply для того, чтобы подтвердить выбор (рисунок 5.6).
Рисунок 5.6 – Свойства инструмента «Sweep»
(h) Нажимаем кнопку
на панели инструментов, чтобы сгенерировать созданную модель. Также можете щелкнуть на компоненту Sweep1 в дереве построений (Tree Outline) правой кнопки мыши для появления контекстного меню, где можно выбрать опцию Generate.
На рисунке 5.7 представлен результат генерации тела колена.
Рисунок 5.7 – Объемная модель колена
2.4 Присоединение в месте поворота колена трубу меньшего диаметра.
(a) Создаем новую плоскость, параллельную плоскости XZ. Для этого в панели меню DesignModeler выбираем:
Create → New Plane
В окне Details View (Details of Plane4) нажимаем на строку с названием Base Plane и в дереве построений (Tree Outline) выбираем пункт ZXPlane; подтверждаем выбор, нажав на кнопку Apply строки Base Plane. Далее генерируем созданную плоскость нажатием на кнопку Generate.
(b) Выделяем однократным щелчком левой кнопкой мыши созданную плоскость Plane4 и переключаемся на вкладку Sketching. В окне Sketching Toolboxes нажимаем на пункт Settings, далее на Grid и ставим галочки напротив Show in 2D и Snap. Также в Settings устанавливаем значение параметра Major grid spacing 10 cm и Minor-Steps per Major равное 8.
(с) В окне Sketching Toolboxes нажимаем на пункт Draw и с помощью инструмента Line строим ось создаваемого патрубка как показано на рисунке 5.8.
Рисунок 5.8 – Ось патрубка, соединенного с коленом
(d) Переключаемся обратно на вкладку Modeling и создаем дополнительную плоскость (по умолчанию Plane5), перпендикулярную плоскости XY. Смещаем созданную плоскость вдоль оси Z на 45 сантиметров выбрав в окне Details of Plane5 из раскрывающегося списка Transform 1 (RMB) пункт Offset Z и выставив в появившейся ниже строке FD1, Value 1 значение 45 (рисунок 5.9).
Рисунок 5.9 – Свойства дополнительной плоскости
(e) В дереве построений выделяем только что созданную плоскость и выбираем вкладку Sketching. В окне Sketching Toolboxes нажимаем на пункт Settings, далее на Grid и ставим галочки напротив Show
in 2D и Snap. Также в Settings устанавливаем значение параметра Major grid spacing 10 cm и Minor-Steps per Major равное 8. В графическом окне выставляем вид таким образом, чтобы взгляд на модель был перпендикулярен плоскости XY, и с помощью инструментов Line и Arc by Center строим профиль создаваемого патрубка как показано на рисунке 5.10 (согласно приведенной на рисунке 5.1 схеме).
Рисунок 5.10 – Профиль патрубка
(f) Переключаемся на вкладку Modeling. В панели меню DesignModeler выбираем:
Create → Sweep
В появившемся окне Details View (Details of Sweep2) щелкаем на строку с названием Profile (профиль) и выбираем в окне построения (Tree Outline) созданный ранее профиль патрубка под названием Sketch4 (расположен в Plane5); в строке Profile нажимаем Apply для того чтобы подтвердить выбор. Далее в окне Details View нажимаем на строку с названием Path (выделено желтым цветом) и в дереве построений выбираем созданную ранее ось патрубка Sketch3 (расположена в Plane4); нажимаем Apply для того, чтобы подтвердить выбор (рисунок 5.11).
Рисунок 5.11 – Свойства инструмента «Sweep»
(g) Нажимаем кнопку на панели инструментов, чтобы сгенерировать созданную модель. Также можете щелкнуть на компоненту Sweep2 в дереве построений (Tree Outline) правой кнопки мыши для появления контекстного меню, где можно выбрать опцию Generate. Результат должен выглядеть так, как показано на рисунке 5.12.
Рисунок 5.12 – Конечный результат – тело модели
2.5 Смена фазовое состояние модели на жидкое.
В дереве построений выделяем Solid (находится в ветке под названием 1 Part, 1 Body) и в появившемся ниже окне Details of Body из раскрывающегося списка под названием Fluid/Solid выбираем Fluid.
На этом можно окончить работу с геометрией и выйти в Workbench.
Шаг 3. Создание расчетной сетки виртуальной модели в ANSYS Meshing.
После того, как была создана геометрия модели, необходимо создать расчетную сетку в объеме расчетной области. В этом примере будет использовано приложение
ANSYS Meshing для генерации сетки для CFD-анализа(Computational Fluid Dynamics – вычислительная динамика жидкости).
3.1 Запуск ANSYS Meshing.
В ANSYS Workbench Project Schematic, нажимаем двойным щелчком левой клавишей мыши на ячейку Mesh созданного проекта. После этого загрузится приложение ANSYS Meshing. Также можно щелкнуть на ячейку Mesh правой клавишей мыши для появления контекстного меню, где необходимо выбрать опцию Edit...
Замечание: Когда Вы в первый раз в рамках проекта откроете ANSYS Meshing, справа от графического окна появится панель Meshing Options.Для этого примера остаются настройки, заданные по умолчанию. Чтобы закрыть окно Meshing Options нужно нажать кнопку OK.
3.2 Создание имени для каждого граничного условия.
Осуществим это при помощи команды Named Selections для обоих входов, выхода потока жидкости из трубы, а также для плоскости симметрии модели.
Замечание: Чтобы выбрать курсором точку, грань, поверхность или объем нужно активировать соответствующую кнопку на панели инструментов: .
Выбираем плоскость главного входа колена (находится в плоскости координат ZY). Правой кнопкой вызываем меню, где выбираем Create Named Selection. В диалоговом окне Selection Name вводим velocity-inlet 1 в качестве имени и нажимаем ОК. Повторяем те же самые действия для входа потока в патрубок малого диаметра (находится в плоскости XY); при этом называем плоскость входа как velocity-inlet 2.
Задаем имя для выхода потока из колена (находится в плоскости XY), введя имя pressure-outlet и нажимая ОК.
Задаем имя для плоскости симметрии (находится в плоскости XZ): выделяем последовательно, зажимая клавишу Ctrl, все три части плоскости и, выбрав команду Create Named Selection, вводим имя Symmetry; нажимаем ОК. Результат показан на рисунке 5.13.
3.3 Генерация расчетной сетки модели
В дереве построений (Outline) выделяем пункт Mesh. В появившемся ниже окне Details of “Mesh” изменяем следующие параметры:
- в разделе Sizing из раскрывающегося списка под названием Relevance Center выбираем Fine (устанавливает повышенную точность расчетной сетки);
Рисунок 5.13 – Поверхности с граничными условиями
- в разделе Inflation из раскрывающегося списка под названием Use Automatic Tet Inflation выбираем Program Controlled (позволяет в автоматическом режиме повышать точность расчетной сетки в пристеночных зонах).
Все остальные настройки расчетной сетки оставляем по умолчанию.
Для генерации сетки нажимаем кнопку
на панели инструментов. Также можно щелкнуть на компоненту Mesh в дереве построений правой кнопки мыши для появления контекстного меню, где можно выбрать опцию Update.
Таким образом, построена расчетная сетка на 43660 элементов с 15597 узлами (количество узлов и элементов может отличаться) (рисунок 5.14).
Закончиваем работу с ANSYS Meshing. Закрываем приложение чтобы выйти обратно в Workbench.
Рисунок 5.14 – Расчетная сетка модели
Рисунок 5.4 – Ось смешивающего колена
(e) Вернемся обратно во вкладку Modeling и в дереве построений выделим XYPlane. В этой плоскости будем строить профиль поперечного сечения колена. Откроем вкладку Sketching и в подпункте Grid пункта Settings поставим галочки напротив Show in 2D и Snap. Зададим основной шаг сетки 5 cm (Major Grid Spacing) и количество дополнительных делений в основной ячейке сетки (Minor-Steps per Major) равное 1.
(f) Нажмем на пункт Draw окна Sketching Toolboxes и с помощью инструментов Line и Arc by Center построим профиль колена как показано на рисунке 5.5. Перед этим для удобства построения можно переключить вид в графическом окне с изометрического на перпендикулярный плоскости XY.
Рисунок 5.5 – Профиль смешивающего колена
Замечание: С целью сокращения времени расчета целесообразно отсечь полностью симметричную половину виртуальной модели, так как все процессы, проходящие в отсеченной половине будут абсолютно идентичны тем, что проходят в расчетной. Моделирование лишь половины объема модели значительно сократит время расчета, не повлияв на конечный результат. В нашем случаем плоскость симметрии (сечение) находится с плоскости XZ.
(g) Вернемся во вкладку Modeling, и в графическом окне изменим вид на изометрический. Построение объемного колена произведем с помощью инструмента Sweep. Для этого в панели меню DesignModeler выбираем:
Create → Sweep
В появившемся окне Details View (Details of Sweep1 – настройки инструмента Sweep) нажимаем на строку с названием Profile (профиль) и выбираем в окне построения (Tree Outline) созданный ранее профиль колена под названием Sketch2 (расположен в XYPlane); в строке Profile нажимаем Apply для того чтобы подтвердить выбор. Далее в окне Details View нажимаем на строку с названием Path (выделено желтым цветом) и в дереве построений выделяем созданную ранее ось колена Sketch1 (расположена в ZXPlane); нажимаем Apply для того, чтобы подтвердить выбор (рисунок 5.6).
Рисунок 5.6 – Свойства инструмента «Sweep»
(h) Нажимаем кнопку
на панели инструментов, чтобы сгенерировать созданную модель. Также можете щелкнуть на компоненту Sweep1 в дереве построений (Tree Outline) правой кнопки мыши для появления контекстного меню, где можно выбрать опцию Generate.На рисунке 5.7 представлен результат генерации тела колена.
Рисунок 5.7 – Объемная модель колена
2.4 Присоединение в месте поворота колена трубу меньшего диаметра.
(a) Создаем новую плоскость, параллельную плоскости XZ. Для этого в панели меню DesignModeler выбираем:
Create → New Plane
В окне Details View (Details of Plane4) нажимаем на строку с названием Base Plane и в дереве построений (Tree Outline) выбираем пункт ZXPlane; подтверждаем выбор, нажав на кнопку Apply строки Base Plane. Далее генерируем созданную плоскость нажатием на кнопку Generate.
(b) Выделяем однократным щелчком левой кнопкой мыши созданную плоскость Plane4 и переключаемся на вкладку Sketching. В окне Sketching Toolboxes нажимаем на пункт Settings, далее на Grid и ставим галочки напротив Show in 2D и Snap. Также в Settings устанавливаем значение параметра Major grid spacing 10 cm и Minor-Steps per Major равное 8.
(с) В окне Sketching Toolboxes нажимаем на пункт Draw и с помощью инструмента Line строим ось создаваемого патрубка как показано на рисунке 5.8.
Рисунок 5.8 – Ось патрубка, соединенного с коленом
(d) Переключаемся обратно на вкладку Modeling и создаем дополнительную плоскость (по умолчанию Plane5), перпендикулярную плоскости XY. Смещаем созданную плоскость вдоль оси Z на 45 сантиметров выбрав в окне Details of Plane5 из раскрывающегося списка Transform 1 (RMB) пункт Offset Z и выставив в появившейся ниже строке FD1, Value 1 значение 45 (рисунок 5.9).
Рисунок 5.9 – Свойства дополнительной плоскости
(e) В дереве построений выделяем только что созданную плоскость и выбираем вкладку Sketching. В окне Sketching Toolboxes нажимаем на пункт Settings, далее на Grid и ставим галочки напротив Show
in 2D и Snap. Также в Settings устанавливаем значение параметра Major grid spacing 10 cm и Minor-Steps per Major равное 8. В графическом окне выставляем вид таким образом, чтобы взгляд на модель был перпендикулярен плоскости XY, и с помощью инструментов Line и Arc by Center строим профиль создаваемого патрубка как показано на рисунке 5.10 (согласно приведенной на рисунке 5.1 схеме).
Рисунок 5.10 – Профиль патрубка
(f) Переключаемся на вкладку Modeling. В панели меню DesignModeler выбираем:
Create → Sweep
В появившемся окне Details View (Details of Sweep2) щелкаем на строку с названием Profile (профиль) и выбираем в окне построения (Tree Outline) созданный ранее профиль патрубка под названием Sketch4 (расположен в Plane5); в строке Profile нажимаем Apply для того чтобы подтвердить выбор. Далее в окне Details View нажимаем на строку с названием Path (выделено желтым цветом) и в дереве построений выбираем созданную ранее ось патрубка Sketch3 (расположена в Plane4); нажимаем Apply для того, чтобы подтвердить выбор (рисунок 5.11).
Рисунок 5.11 – Свойства инструмента «Sweep»
(g) Нажимаем кнопку
на панели инструментов, чтобы сгенерировать созданную модель. Также можете щелкнуть на компоненту Sweep2 в дереве построений (Tree Outline) правой кнопки мыши для появления контекстного меню, где можно выбрать опцию Generate. Результат должен выглядеть так, как показано на рисунке 5.12. Рисунок 5.12 – Конечный результат – тело модели
2.5 Смена фазовое состояние модели на жидкое.
В дереве построений выделяем Solid (находится в ветке под названием 1 Part, 1 Body) и в появившемся ниже окне Details of Body из раскрывающегося списка под названием Fluid/Solid выбираем Fluid.
На этом можно окончить работу с геометрией и выйти в Workbench.
Шаг 3. Создание расчетной сетки виртуальной модели в ANSYS Meshing.
После того, как была создана геометрия модели, необходимо создать расчетную сетку в объеме расчетной области. В этом примере будет использовано приложение
ANSYS Meshing для генерации сетки для CFD-анализа(Computational Fluid Dynamics – вычислительная динамика жидкости).
3.1 Запуск ANSYS Meshing.
В ANSYS Workbench Project Schematic, нажимаем двойным щелчком левой клавишей мыши на ячейку Mesh созданного проекта. После этого загрузится приложение ANSYS Meshing. Также можно щелкнуть на ячейку Mesh правой клавишей мыши для появления контекстного меню, где необходимо выбрать опцию Edit...
Замечание: Когда Вы в первый раз в рамках проекта откроете ANSYS Meshing, справа от графического окна появится панель Meshing Options.Для этого примера остаются настройки, заданные по умолчанию. Чтобы закрыть окно Meshing Options нужно нажать кнопку OK.
3.2 Создание имени для каждого граничного условия.
Осуществим это при помощи команды Named Selections для обоих входов, выхода потока жидкости из трубы, а также для плоскости симметрии модели.
Замечание: Чтобы выбрать курсором точку, грань, поверхность или объем нужно активировать соответствующую кнопку на панели инструментов: .
Выбираем плоскость главного входа колена (находится в плоскости координат ZY). Правой кнопкой вызываем меню, где выбираем Create Named Selection. В диалоговом окне Selection Name вводим velocity-inlet 1 в качестве имени и нажимаем ОК. Повторяем те же самые действия для входа потока в патрубок малого диаметра (находится в плоскости XY); при этом называем плоскость входа как velocity-inlet 2.
Задаем имя для выхода потока из колена (находится в плоскости XY), введя имя pressure-outlet и нажимая ОК.
Задаем имя для плоскости симметрии (находится в плоскости XZ): выделяем последовательно, зажимая клавишу Ctrl, все три части плоскости и, выбрав команду Create Named Selection, вводим имя Symmetry; нажимаем ОК. Результат показан на рисунке 5.13.
3.3 Генерация расчетной сетки модели
В дереве построений (Outline) выделяем пункт Mesh. В появившемся ниже окне Details of “Mesh” изменяем следующие параметры:
- в разделе Sizing из раскрывающегося списка под названием Relevance Center выбираем Fine (устанавливает повышенную точность расчетной сетки);
Рисунок 5.13 – Поверхности с граничными условиями
- в разделе Inflation из раскрывающегося списка под названием Use Automatic Tet Inflation выбираем Program Controlled (позволяет в автоматическом режиме повышать точность расчетной сетки в пристеночных зонах).
Все остальные настройки расчетной сетки оставляем по умолчанию.
Для генерации сетки нажимаем кнопку
на панели инструментов. Также можно щелкнуть на компоненту Mesh в дереве построений правой кнопки мыши для появления контекстного меню, где можно выбрать опцию Update.Таким образом, построена расчетная сетка на 43660 элементов с 15597 узлами (количество узлов и элементов может отличаться) (рисунок 5.14).
Закончиваем работу с ANSYS Meshing. Закрываем приложение чтобы выйти обратно в Workbench.
Рисунок 5.14 – Расчетная сетка модели