fidesys
Рассматривается задача о нестационарной теплопроводности в сборке с турбиной и валом. На лопатки действует температура, изменяющаяся по гармоническому закону. Учитывается изменение свойств теплопроводности в зависимости от температуры.
Стоит отметить, что в геометрической модели все детали имеют зазоры и нахлесты. Данная проблема решается путем использования контактных элементов, позволяющих нивелировать подобные несовершенства геометрии и обеспечить теплопередачу между деталями. В результате получены распределения температуры в требуемый момент времени - через 1200 секунд после начала температурного воздействия.
Импортирование геометрической модели
Импортируйте модель скачать файл. Для этого на панели инструментов нажмите на значок Импорт, выберите нужную модель и нажмите Готово.
В результате импортируется модель.
Изменение геометрической модели
Поверните турбину, для этого на панели команд выберите Режим - Геометрия, Объект - Объем, Действие - Преобразовать. Из выпадающего списка выберите Повернуть и задайте необходимые параметры. Нажмите Применить.
Поверните часть вала на 5 градусов.
Затем поверните другую часть вала на -26 градусов.
Разрежьте модель координатной плоскостью. На панели команд выберите Режим - Геометрия, Объект - Объем, Действие - Разрез. Из выпадающего списка выберите Координатная плоскость и задайте необходимые параметры. Нажмите Применить.
Удалите лишние объемы. На панели команд выберите Режим - Геометрия, Объект - Объем, Действие - Удалить. Введите требуемые объемы и нажмите Применить.
Еще раз разрежьте модель координатной плоскостью. На панели команд выберите Режим - Геометрия, Объект - Объем, Действие - Разрез. Из выпадающего списка выберите Координатная плоскость и задайте необходимые параметры. Нажмите Применить.
Удалите лишние объемы. На панели команд выберите Режим - Геометрия, Объект - Объем, Действие - Удалить. Введите требуемые объемы и нажмите Применить.
Задание материала
Задайте материал. На панели команд выберите модуль задания свойств материала Режим - Материал, Объект - Управление материалами. Перетащите материал Углеродистая сталь и поменяйте название на Inconel.
Задайте зависимость коэффициента теплопроводности от температуры. Для этого дважды нажмите на значение свойства и задайте таблицу (три точки справа).
Задайте нужные значения. Нажмите Ok. Нажмите Применить. Закройте окно Управление материалами.
Построение сетки
Задайте схему построения сетки. На панели команд выберите Режим - Сетка, Объект - Объемная, Действие - Построение сетки. Из выплывающего списка выберите Тетраэдральная и укажите необходимые параметры. Нажмите Применить схему.
Перейдите на вкладку Объемы и задайте настройки тетраэдральной сетки. Нажмите Применить схему.
Задайте размер сетки. На панели команд выберите Режим - Сетка, Объект - Объемная, Действие - Интервалы. Из выплывающего списка выберите Тетраэдральная и укажите необходимые параметры. Нажмите Задать размер.
Постройте сетку на объеме 1. В командную строку введите команду: mesh volume 1.
Постройте тетраэдральную сетку на объеме 2. На панели команд выберите Режим - Сетка, Объект - Объемная, Действие - Построение сетки. Из выплывающего списка выберите Тетраэдральная и укажите необходимые параметры. Нажмите Применить схему, Построить сетку.
Постройте сетку на объемах 3 и 4. В командную строку введите команду: mesh volume 3 4.
Задание граничных условий
Задайте связанный контакт между поверхностями вала. На панели команд выберите Режим - Граничные условия, Объект - Контакт, Действие - Создать. Задайте необходимые значения и нажмите Применить.
Задайте связанный контакт между поверхностями вала и турбины. На панели команд выберите Режим - Граничные условия, Объект - Контакт, Действие - Создать. Задайте необходимые значения и нажмите Применить.
Задайте связанный контакт между поверхностями вала. На панели команд выберите Режим - Граничные условия, Объект - Контакт, Действие - Создать. Задайте необходимые значения и нажмите Применить.
Задайте связанный контакт между поверхностями вала. На панели команд выберите Режим - Граничные условия, Объект - Контакт, Действие - Создать. Задайте необходимые значения и нажмите Применить.
Задайте связанный контакт между поверхностями вала. На панели команд выберите Режим - Граничные условия, Объект - Контакт, Действие - Создать. Задайте необходимые значения и нажмите Применить.
Задайте связанный контакт между поверхностями вала. На панели команд выберите Режим - Граничные условия, Объект - Контакт, Действие - Создать. Задайте необходимые значения и нажмите Применить.
Приложите температуру на лопасти турбины. На панели команд выберите Режим - Граничные условия, Объект - Температура, Действие - Создать. Задайте необходимые значения и нажмите Применить.
Закрепите стороны сборки по Z. На панели команд выберите Режим - Граничные условия, Объект - Перемещение, Действие - Создать. Задайте необходимые значения и нажмите Применить.
Закрепите стороны сборки по X. На панели команд выберите Режим - Граничные условия, Объект - Перемещение, Действие - Создать. Задайте необходимые значения и нажмите Применить.
Отмасштабируйте модель. На панели команд выберите Режим - Геометрия, Объект - Объем, Действие - Преобразовать. Из выпадающего списка выберите Масштабировать и задайте необходимые параметры. Нажмите Применить.
Задайте начальную температуру. На панели команд выберите Режим - Начальные условия, Объект - Температура, Действие - Создать. Задайте необходимые значения и нажмите Применить.
Задайте температуру среды. На панели команды выберите Режим - Настройки расчета, Настройки расчета - Временный анализ, Временный анализ - Свойства среды. Задайте температуру и нажмите Применить.
Создание блоков и задание свойств
Создайте блок. На панели команд выберите Режим - Блоки, Объект - Блок, Действие - Добавить сущность в блок. Задайте нужные параметры. Нажмите Применить.
Задайте свойства блоку. На панели команд выберите Режим - Блоки, Объект - Блок, Действие - Свойства/параметры блока. Задайте необходимые параметры. Нажмите Применить.
Запуск расчета
Для запуска на расчет в CAE Fidesys выберите на панели команд Режим - Настройки расчета, Настройки расчета - Временной анализ, Временный анализ - Общие. Задайте требуемые параметры и нажмите Применить, Начать расчет.
Анализ результатов
Откройте файл с результатами. Это можно сделать тремя способами:
Нажмите Ctrl+E;
В главном меню выберите Расчёт - Результаты. Нажмите Открыть последний результат;
На панели команд выберите Результаты (Режим - Результаты, Результаты - Открыть Результаты).
Появится окно Fidesys Viewer, в котором вы сможете ознакомиться с результатами расчёта.
Достройте модель до половины. На панели инструментов выберите Фильтры - Алфавитный указатель - Отразить. Во вкладке Свойства укажите необходимую плоскость Х мин и нажмите Применить. Затем на верхней панели выберите: Статус контакта в узлах.
Затем примените фильтр еще раз. Во вкладке Свойства укажите плоскость Z мин и нажмите Применить. На верхней панели выберите: Температура. В результате на модели отобразится распределение температуры.
Использование консольного интерфейса
Построение геометрии, генерацию сетки, задание граничных условий и материалов можно выполнить с использованием консольного интерфейса. Ниже приведён код программы, позволяющий выполнить шаги описанного выше руководства, необходимо только самостоятельно указать полный путь и название сохраняемого файла.
reset import step "D:/fidesys-testers/client/models/turb.stp" heal rotate Volume 2 angle -95.2 about Y include_merged rotate Volume 1 angle 5 about Y include_merged rotate Volume 3 angle -26 about Y include_merged webcut volume all with plane xplane offset 0 preview webcut volume all with plane xplane offset 0 delete volume 8 5 6 7 webcut volume all with plane zplane offset 0 preview webcut volume all with plane zplane offset 0 delete volume 12 9 10 11 create table 1 modify table 1 dependency temperature modify table 1 insert row 1 modify table 1 insert row 1 modify table 1 insert row 1 modify table 1 insert row 1 modify table 1 cell 2 1 value 400 modify table 1 cell 3 1 value 800 modify table 1 cell 4 1 value 1300 modify table 1 cell 1 2 value 10.3 modify table 1 cell 2 2 value 16.6 modify table 1 cell 3 2 value 26.3 modify table 1 cell 4 2 value 30.7 create material 1 from 'Углеродистая сталь' modify material 1 name 'Inconel' modify material 1 set property 'ISO_CONDUCTIVITY' table 1 set trimesher surface gradation 2 set trimesher volume gradation 2 volume all scheme tetmesh volume 1 tetmesh growth_factor 2 volume 2 tetmesh growth_factor 2 volume 3 tetmesh growth_factor 2 volume 4 tetmesh growth_factor 2 volume all scheme tetmesh volume all size auto factor 3 mesh vol 1 volume 2 scheme tetmesh volume 2 scheme tetmesh geometry approximation angle 45 set trimesher surface gradation 3 set trimesher volume gradation 3 delete mesh volume 2 propagate volume 2 scheme tetmesh mesh volume 2 mesh vol 3 mesh vol 4 create contact master surface 1043 slave surface 1224 tolerance 0.0005 type tied method auto create contact master surface 1102 1104 slave surface 1059 1039 tolerance 0.0005 type tied method auto create contact master surface 1061 slave surface 957 tolerance 0.0005 type tied method auto create contact master surface 951 slave surface 1050 tolerance 0.0005 type tied method auto create contact master surface 1108 slave surface 1052 tolerance 0.0005 type tied method auto create contact master surface 1096 slave surface 1221 tolerance 0.0005 type tied method auto block 1 add volume all block 1 material 1 cs 1 element solid order 1 create temperature on surface 1154 1153 478 422 182 181 179 178 176 175 479 431 173 172 768 686 682 680 value 825 create displacement on surface 1237 1037 1095 1219 dof 3 fix create displacement on surface 903 1048 658 1249 dof 1 fix Volume all scale 1e-3 create initial temperature on volume all modify initial temperature 1 value 20 environment temperature 20 analysis type dynamic heattrans dim3 preload off dynamic method full_solution scheme implicit steps 10 newmark_gamma 0.005 maxtime 1200
