Поиск по сайту

Поиск по тексту сайта:

Выбор языка




Построение расчетной сетки в TurboGrid

Откройте сохраненный проект WorkBench, в котором Вы создали геометрию рабочего колеса насоса. В toolbox найдите иконку TurboGrid и левой кнопкой мыши перетащите ее на свободное место в области ProjectSchematic. После этого перетащите левой кнопкой мыши ячейку Geometry (напротив которой стоит зеленая галочка) на ячейку TurboGrid, которую вы только что создали. Между ячейками появится синяя "связующая линия". Щелкните 2 раза по иконке Turbo Mesh, что бы запустить TurboGrid.


Рис. 1

Если на предыдущем шаге построения геометрии Вы все сделали правильно, то Turbo Grid запустится без ошибок и на экране появится Ваша лопасть. Щелкните правой кнопкой мыши в области построений и из выпавшего меню выберите пункт Transformation > Meridional (A-R). В области построений отобразиться меридианная проекция проточной части рабочего колеса, которую мы рисовали в DesignModeler или в BladeGen. Обратите внимание на 4 крупные ромба - маркера. Этими маркерами TurboGrid автоматически для себя сузил область разбиения на сетку в целях экономии аппаратной памяти. Как правило для подобных расчетов только с одним рабочим органом нет необходимости в экономии, тем более, что необходимо расширять границы входа и выхода (inlet и outlet) для увеличения стабильности расчета. Щелкните кнопку Select в верхнем левом углу области построения (на рис. 3 обозначено красной стрелкой) и далее уже левой кнопкой мыши переместите вручную маркеры в крайние положения на меридианной проекции, тем самым расширив область расчета.


Рис. 2

Рис. 3

Перейдите в режим обычного просмотра, щелкнув правой кнопкой мыши по области построения и выбрав пункт выпавшего меню Transformation > Cartesian (X-Y-Z). Теперь приступим к настройке самой сетки. Щелкните 2 раза левой кнопкой мыши в дереве построений по значку Mesh Data. В панели свойств (Details of Mesh Data) появятся предварительные настройки сетки. В группе Near Wall Element Specification измените Method на y+. Параметр y+ является одним из основных в гидрогазодинамике, параметром, определяющим корректность построенной расчетной сетки. Речь о нем пойдет ниже. Установите число Рейнольдса (Reynolds No.) 1.0e7.

Перейдите во вкладку Passage. В этой вкладке настраивается сетка поперек лопасти. Установите значение переменной Method в положение Element Count and Size. Введите значение параметра # of Elements 10, а параметра Const Element - 1. В группе Size of Elements Next to Wall (y+) присвойте параметру Hub и Shroud значения 150. Этими двумя параметрами регулируется густота сетки вблизи стенок обводов (втулочного и периферийного). Нажмите кнопку Apply, чтобы ввести изменения в память. Теперь в дереве построений щелкните правой кнопкой мыши по пиктограмме Topology Set(Suspended) и в выпавшем меню снимите галочку напротив Suspend Object Updates.


Рис. 4

Рис. 5

Теперь проведем настройку густоты сетки вблизи поверхности лопасти. Щелкните два раза левой кнопкой мыши по пиктограмме Mesh Data. В группе Boundary Layer Refienment Control для переменной Method выберите параметр First Element Offset. Ниже в панели появится поле для ввода значения y+ на поверхности лопасти. Введите значение 150 - такое же как и на втулочном и периферийном обводах. Забегая вперед сразу отметим, что после проведения расчетов, значение параметра y+ на твердых стенках расчетной области необходимо проверять. В зависимости от используемой модели турбулентности значения y+ должны укладываться в соответствующие рамки (для модели k-e y+<300, для sst - y+<(от 1 до 3)). Если значения не удовлетворяют рекомендуемым рамкам, то необходимо возвращаться на этап создания сетки и сгущать ее, а затем все заново пересчитывать. Несколько кропотливо, но к сожалению необходимо. В справке к ANSYS и на просторах интернета можно найти рекомендации по расчетам значения y+. Существуют разнообразные формулы, однако они не всегда позволяют получить правильное значение y+ и придется все равно подгонять сетку дополнительными пересчетами. Нажмите Apply для сохранения измененных параметров.

В дереве построений щелкните правой кнопкой мыши по пиктограмме Mesh Data. В выпавшем меню выберите пункт Create Mesh.


Рис. 6

Рис. 7

В дереве построений настройте отображение созданной сетки как показано на рисунке 8 ниже и обратите внимание на количество элементов сетки поперек лопасти - оно, очевидно, не велико. Необходимо стремиться к равномерности расчетной сетки.


Рис. 8

Увеличим количество элементов поперек лопасти. Щелкните 2 раза по пиктограмме Mesh Data в дереве построений и перейдите во вкладку Passage. Измените параметр # of Elements на 35 и нажмите Apply. Нажмите Create Mesh, как мы это делали выше. Теперь снова войдите в настройки Mesh Data и измените значение Size Factor на 1.5 и нажмите Apply, а затем снова Create Mesh. Обратите внимание, сетка стала гуще и равномернее, однако существенно возросло количество элементов (значение числа узлов на рисунке может отличаться).


Рис. 9

Сетка готова. Последнее, что осталось сделать, это проверить ее качество. Раскройте скрытый список в панели построений под пиктограммой Mesh Analysis (Error), щелкнув по треугольничку слева от пиктограммы. В выпавшем списке щелкните два раза по пиктограмме Mesh Statistic (Error). Должно появиться окно с одноименным названием, в котором отражены все параметры построенной сетки. Основной параметр, существенно влияющий на сходимость и устойчивость последующего расчета, это скошенность элемента. В списке он стоит на первом месте - Minimum Face Angle. Крайне желательно иметь этот угол не менее 15 градусов, в противном случае корректные результаты не гарантируются. Если упорно не выходит добиться хорошего угла скошенности в Turbo Grid, то имеет смысл воспользоваться другим сеточным генератором или воспользоваться Meshing (т.е. засыпать всю расчетную область тетраэдрами). В нашем случае угол скошенности составляет 30 градусов - вполне удовлетворительное значение, и мы можем продолжать.


Рис. 10

В завершении данного этапа отмечу, что TurboGrid имеет достаточно серьезные инструменты и возможности для более тонкой настройки расчетной сетки и приведения ее в удовлетворительное состояние. В рамках данной статьи мы рассмотрели лишь небольшую часть его возможностей. Сохраните проект. Теперь мы можем переходить к следующему этапу - простановке граничных условий.