Разработка методики расчета аэродинамических характеристик с помощью комплекса ANSYS CFX на примере (стр. 1 из 20)

Аннотация

Квалификационная работа. Разработка методики расчета аэродинамических характеристик с помощью комплекса ANSYSCFX на примере обтекания плоского профиля: –

В квалификационной работе разработана методика расчета аэродинамических характеристик с помощю комплекса ANSYSCFX на примере трансзвукового обтекания плоского профиля RAE 2822. На основе полученной методики разработана и выполена новая лабораторная работа по определению аэродинамических характеристик плоского профиля методами физического и численного экспериментов.

Оглавление

Введение

1. Описание программных комплексов

1.1 Сеточный генератор ANSYSICEM

1.1.1 Импорт

1.1.2 Математическое описание поверхностей

1.1.3 Поверхностная сетка

1.1.4 Прямой интерфейс с CAD пакетами

1.1.5 ICEM DDN

1.1.6 ICEMAutoHexa

1.1.7 Модуль ICEM CFD Tetra

1.1.7.1 Основные возможности модуля

1.1.8 Модуль ICEM CFD Prism

1.1.9 Модуль ICEM CFD Hexa

1.1.9.1 Инструменты

1.1.10 Редактирование сеток

1.1.11 Экспорт сетки

1.2 Программный комплекс вычислительной гидродинамики ANSYSCFX

1.2.1 Численный метод

1.2.2 Расчетная сетка

1.2.3 CFX-Pre

1.2.4 CFX-Solver

1.2.5 CFX-Post

1.3 Выводы

2. Методика расчета аэродинамических хорактеристик в комплексе ANSYSCFXна примере трансзвукового обтекания плоского профиля RAE 2822

2.1 Описание результатов физического эксперимента

2.1.1 Исходные геометрические параметры

2.1.2 Условия эксперимента

2.1.3 Результаты эксперимента

2.2 Численное решение

2.2.1 Построение расчетной области

2.2.1.1 Описание расчетной области

2.2.1.2 Построение геометрической модели расчетной области в ANSYSICEM

2.2.1.3 Построение сетки расчетной области в пакете ANSYSICEM

2.2.1.4 Анализ качества, редактирование и оптимизация Hexa сетки в пакете ANSYSICEM 10.0

2.2.2 Расчет с помощью ANSYSCFX

2.2.2.1 Модуль CFX-Pre

2.2.2.2 Модуль CFX-Solver

2.2.2.3 Модуль CFX-Post

2.3 Сравнительный анализ, результатов физического эксперимента и численного решения

2.4 Выводы

3. Разработка лаборатоной работы

3.1 План лабораторной работы

3.2 Проведение физического эксперимента

3.2.1 Условия физического эксперимента

3.1.2Результаты физического эксперимента

3.1.3 Обработка результатов физического эксперимента, вычисление АДХ

3.1.3.1 Краткая теоретическая справка

3.1.3.2 Определение параметров набегающего патока

3.1.3.2 Определение АДК профиля

3.2 Выполнение численного эксперимента

3.2.1 Описание расчетной области и условии численного эксперимента

3.2.2 Обработка данных полученных численным расчетом, вычисление АДХ

3.3 Анализ результатов физического и численного экспериментов

3.4 Выводы

4. Безопасность жизнедеятельности

4.1 Потенциально-опасные и вредные производственные факторы при работе на ПЭВМ

4.2 Требования к ПЭВМ

4.3 Требования к помещениям для работы с ПЭВМ

4.4 Требования к микроклимату, содержанию аэроионов и вредных химических веществ в воздухе на рабочих местах, оборудованных ПЭВМ

4.5 Требования к уровням шума и вибрации на рабочих местах, оборудованных ПЭВМ

4.6 Требования к освещению на рабочих местах, оборудованных ПЭВМ

4.7 Требования к уровням электромагнитных полей на рабочих местах, оборудованных ПЭВМ

4.8 Анализ пожарной безопасности помещения

4.9 Требования к визуальным параметрам ВДТ, контролируемым на рабочих местах

4.10 Общие требования к организации рабочих мест пользователей ПЭВМ

4.11 Требования к организации и оборудованию рабочих мест с ПЭВМ

4.12 Требования к организации медицинского обслуживания пользователей ПЭВМ

4.13 Требования к проведению государственного санитарно-эпидемиологического надзора и производственного контроля

4.14 Режим труда и отдыха

4.15 Мероприятия и средства, применяемые для выполнения электробезопасности ЭВМ

4.16 Выводы

5. ЭКОНОМКО – ОРГАНИЗАЦИОННАЯ ЧАСТЬ

5.1 Планирование НИР

5.2 Расчет трудоемкости и заработной платы

5.3 Расчет стоимости машинного часа

5.4 Затраты на НИР

5.5 Выводы

Заключение

Список библиографических источников

Введение

До недавнего времени изучение поведения жидкостей было ограничено экспериментальными методами, но в связи с быстрым ростом производительности компьютерных систем стало возможным анализировать и рассчитывать подобные процессы даже на персональных компьютерах. Вычислительная гидродинамика (Computational Fluid Dynamics) сегодня становится одной из составляющих процесса проектирования во множестве компаний, которые разрабатывают современное высокотехнологичное оборудование. Подобные расчеты позволяют получить характеристики устройства задолго до его изготовления и внедрения. Вычислительная гидродинамика используется во многих отраслях промышленности, таких как, автомобильная, аэрокосмическая, энергетическая. Теплообменное оборудование, вентиляция и кондиционирование воздуха, биомедицинские приложения, нефтяная и газовая промышленность, судостроение — во всех этих отраслях применение CFD-технологий становится залогом создания конкурентоспособных изделий.

В настоящее время существует несколько широко известных CFD-пакетов таких как ANSYS CFX, STAR-CD основными достоинствами которых можно считать:

1. Комплексы являются по своей сути универсальными, так как разработаны для решения очень большого круга задач вычислительной гидрогазодинамики.

2. Имеют развитый интуитивно понятный интерфейс, автоматизированы и интегрируются в различные CAD/CAM/CAE системы.

Кроме достоинств, данные пакеты, конечно же, имеют и определенные недостатки, к которым можно отнести:

1. Из-за своей универсальности данные программные пакеты очень громоздки и сложны в использовании для начинающего пользователя.

2. Программы имеют англоязычный интерфейс, что требует от пользователя знаний технического английского языка для более легкого общения с программой.

3. Лицензионные версии программ приобретаются исключительно на платной основе, примерно 10-20 тысяч долларов что, безусловно, является слишком дорогой ценой, как для студентов, небольших научных обществ, ВУЗов, так и для целых предприятий, если речь идёт о решении какой-либо конкретной задачи.

Но, несмотря на все недостатки, развитие данного направления является очень перспективным, так как позволяет снизить себестоимость выпускаемой продукции, за счет исключения в какой то мере из цепи производства такого дорогостоящего звена как эксперимент, а также повысить ее качество.

Исходя из всего вышесказанного, отпадает необходимость в создании программы для решения задач какого то определенного круга, если есть признанные универсальные пакеты. Остается лишь освоить данный, программный комплекс, но рано или поздно во время освоения всплывает ненавящивый вопрос, о правильности использования данного программного комплекса. Поэтому с целью разобраться в особенностях применения комплекса ANSYSCFX для решения задач определения аэродинамических характеристик тел типа профиля, при внешнем обтекании воздушным потоком, а так же оценкой правильности использования данного комплекса, были поставлены следующие задачи для выполнения данной квалификационной работы:

1. Разработать методику расчета аэродинамических характеристик в комплексе ANSYSCFX на примере трансзвукового обтекания плоского профиля RAE 2822, и оценить точность результатов полученных с помощью данной методики сравнением с результатами физического эксперимента.

2. На основе полученной методики разработать лабораторную работу «Определение аэродинамических коэффициентов плоского профиля» содержащую помимо физического эксперимента еще и численный эксперимент. После выполнения данной лабораторной работы выявить основные причины расхождения полученных результатов физического и численного экспериментов.

1. ОПИСАНИЕ ПРОГРАММНЫХ КОМПЛЕКСОВ

1.1 Сеточный генератор ANSYSICEM

ANSYS ICEM реализован в наборе различных модулей, каждый из которых представляет свой алгоритм по создания расчетной области. Вы можете выбрать тот модуль для создания сетки который наиболее подходит для вашего расчетного пакета.

Построенная сетка может быть использована при решении различных задач:

· Механика жидкостей и газов

· Механика деформируемого твердого тела

· Расчет электромагнитных полей

· Распределение теплового потока

· и др. где используются методы конечных элементов (или методы конечных объемов)

Но не стоит рассматривать ICEM CFD только лишь как генератор сеток, усилия разработчиков пакета направлены на создание профессионального пре и постпроцессора. Это означает, что после того, как вы импортировали геометрию, вы можете: