Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

CFD Ansys Fluent. Metody komputerowe jako dziedzina badań o charakterze interdyscyplinarnym Efektywność metod i algorytmów numerycznych ich złożoności.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "CFD Ansys Fluent. Metody komputerowe jako dziedzina badań o charakterze interdyscyplinarnym Efektywność metod i algorytmów numerycznych ich złożoności."— Zapis prezentacji:

1 CFD Ansys Fluent

2 Metody komputerowe jako dziedzina badań o charakterze interdyscyplinarnym Efektywność metod i algorytmów numerycznych ich złożoności obliczeniowej i realizacji komputerowych Precyzje sformułowań aproksymacyjnych badanie ich własności takich jak zbieżności czy dokładność Typowa dyscyplina naukowa lub inżynierska, np. mechanika płynów (interpretacja poszczególnych etapów rozważań)

3 Powstało wiele metod numerycznych, które umożliwiają rozwiązywanie zagadnień brzegowo-początkowych. Do głównych metod należą: Metoda elementów skończonych, Metoda elementów brzegowych, Metoda różnic skończonych, Metody bez siatkowe, Metoda objętości skończonych lub objętości kontrolnych (obszarów kontrolnych). Metoda objętości skończonych wykorzystywana w CFD„ANSYS Fluent”

4 Korzyści ze stosowania metod komputerowych we współczesnej nauce -Wykonywanie obliczeń w dużej skali -Dostarczanie i interpretacja wyników -Sterowanie aparaturą -Sugerowanie teorii i eksperymentów -Wizualizacja zjawisk

5 Podstawowe pojęcia: Proces, obiekt, model Obiekt - fragment “rzeczywistości” wyodrębniony z otoczenia. Wejście i wyjście - strumienie informacji, masy lub energii, które łączą obiekt z otoczeniem. Rozważamy proces (fizyczny, chemiczny, biologiczny, socjologiczny, termodynamiczny, ekonomiczny lub inny) – jakaś “rzeczywistość” (najczęściej) podlega zmianom w czasie. Proces / obiekt opisujemy ilościowo za pomocą zmiennych. Zależność między tymi zmiennymi, wejściem i wyjściem oraz czasem opisujemy w modelu matematycznym. Tworzenie modelu - dwa podejścia: -teoretyczne - na podstawie znajomości praw rządzących zjawiskami towarzyszącymi procesowi, -fenomenologiczne - na podstawie obserwacji (pomiarów) przyczyn i skutków,

6 Podstawowe pojęcia: Symulacja Symulacja procesu jest “programistyczną” reprezentacją modelu. Dokładniej: Dwa pojęcia: Symulacja i model: Model komputerowy to algorytmy i równania określające zachowania modelowanego systemu. Symulacja komputerowa to „przebieg programu”, który zawiera te algorytmy i równania. Zatem mówimy: tworzymy/budujemy/ konstruujemy model, uruchamiamy symulację.

7 Zastosowanie metod komputerowych na przykładzie oprogramowanie Ansys Fluent Metoda zastosowana w Ansys Fluent należy do dziedziny nazywanej obliczeniową mechaniką płynów (CFD - Computional Fluid Dynamics) obejmującej przepływ cieczy, ciepła i powiązanych zjawisk jak np. reakcji chemicznych. Gdzie możemy stosować CFD? Wszędzie ! ( I tak powstały modele pogodowe...) -Aerodynamika pojazdów i samolotów -Hydrodynamika statków -Przemysł ciężki (optymalizacja procesów hutniczych) -Procesy chemiczne -Inżynieria środowiska (rozprzestrzenianie się zanieczyszczeń) -Inżynieria biomedyczna (przepływ krwi przez żyły i tętnice) Matematyka Informatyka Mechanika płynów CFD

8 Energetyczny Biomedyczny Lotniczy Elektroniczny Naftowy i Gazowniczy Wydobywczy i metalurgiczny Motoryzacyjny Chemiczny Zastosowanie w przemyśle

9

10 Schemat symulacji w Ansys Fluent złożonych z 3 podstawowych elementów obliczeń komputerowych

11 KEY FACTS Rozwiązanie problemu przepływu jest (prędkość,ciśnienie,temperatura) zdefiniowane w węzłach każdego elementu Dokładność rozwiązania zależy od ilości elementów w siatce, ogólnie czym więcej elementów tym dokładniejsze rozwiązanie. Gęstsza siatka przekłada się bezpośrednio nie tylko na dokładność rozwiązywania ale i jego koszt (moc obliczeniowa komputera i czas obliczeń). Ponad 50% czasu użytkownika poświęcane jest tworzeniu modelu geometrycznego i generowaniu siatki!

12 Przykład 1 Transport ciepła w Ciale stałym Warunek Brzegowy typu Dirichlet J = -100 [W/m2] T= 400 KT= 300 K Warunek Brzegowy typu Neumanna

13 Ansys - Równanie bilansu Energii

14 Energy balance equation

15 Local energy balance equation Tempo zmiany energii wewnętrznej Strumień ciepła związany z kondukcją Ekspansja układu (mechaniczna) Deformacja układu(mechan iczna) Wewnętrzną generacja ciepła

16 Ansys Energy Eq. In Solid Regions

17

18 Przykład 2. Przepływ (laminarny) wymuszony Ciecz :Woda Ciało stałe Prędkość wymuszona na wlocie 0.1[ m/s] Ciśnienie na wylocie

19 1526

20 Równania zachowanie masy i momentu pędu (Ansys Fluent) Mass conservation Momentum conservation 20

21 Turbulence kinetic energy k and its rate of dissipation ε are obtained from the following transport equations: 21

22 22 - generation of turbulence kinetic energy due to the mean velocity gradients - generation of turbulence kinetic energy due to bouoyancy - Contribution of the fluctuating dilatation in compressible turbulence to the overall dissipation rate - constants - Turbulent Prandtl numbers - User defined source terms

23

24 Przykład 3 FIA – Wstrzykowa analiza przepływowa We wstrzykowej analizie przepływowej niewielka, ściśle określona, objętość próbki zostaje wprowadzona w postaci dyskretnego pasma do przepływającego przez przewód ciągłego strumienia nośnika. Próbką bądź produkt jej reakcji, przepływając wraz z roztworem nośnym dociera do detektora przepływowego w którym mierzona jest wielkość fizykochemiczna proporcjonalna do stężenia oznaczonej substancji. Na podstawie wcześniej przeprowadzonej kalibracji możliwe jest wyznaczenie jeje dokładnego stężenia.

25 V FIA – Wstrzykowa analiza przepływowa

26


Pobierz ppt "CFD Ansys Fluent. Metody komputerowe jako dziedzina badań o charakterze interdyscyplinarnym Efektywność metod i algorytmów numerycznych ich złożoności."

Podobne prezentacje


Reklamy Google