fidesys
Рассматривается трёхмерная задача о полом цилиндре, сделанном из двух материалов, на внутреннюю и внешнюю поверхность которого действует конвекция. Геометрическая модель задачи представлена на рисунках:
Внутренний радиус цилиндра Ri= 0.30 м, средний радиус цилиндра (в месте смены материала) Rm = 0.35 м, внешний радиус цилиндра Re = 0.37 м.
На внутренней поверхности цилиндра происходит конвективный теплообмен с температурой внешней среды Ti = 70 °C и коэффициентом hi = 150 Вт/м2/°C. На внешней поверхности цилиндра происходит конвективный теплообмен с температурой внешней среды Te = -15 °C и коэффициентом he = 200 Вт/м2/°C.
Материалы являются изотропными. Коэффициент теплопроводности материала №1 Ѵ1 = 40 Вт/(м •°C). Коэффициент теплопроводности материала №2 Ѵ2 = 20 Вт/(м •°C).
Критерий прохождения теста: в точке (0.3;0;0) тепловой поток φ = 6 687 Вт/м2 с точностью 1 %.
Построение модели
Создайте первый цилиндр. На панели команд выберите Режим - Геометрия, Объект - Объем, Действие - Создать. Из списка геометрических примитивов выберите Цилиндр. Задайте необходимые параметры. Нажмите Применить.
Создайте второй цилиндр c радиусом 0.35 и высотой 0.01.
Создайте третий цилиндр c радиусом 0.37 и высотой 0.01.
Вычтите первый цилиндр из второго. На панели команд выберите Режим - Геометрия, Объект - Объем, Действие - Логические операции. Из списка геометрических примитивов выберите Вычесть. Задайте необходимые параметры. Нажмите Применить.
Вычтите второй цилиндр из третьего.
В результате в дереве объектов отобразится пять объемов, удалите первые три, щёлкнув на них правой кнопкой мыши и выбрав пункт Удалить.
Срастите полученные объекты. На панели команд выберите Режим - Геометрия, Объект - Объем, Действие - Отпечатать/срастить. Из списка операций выберите Срастить и задайте ID объемов. Нажмите Применить.
Построение сетки
Задайте разбиение на кривых. На панели команд выберите Режим - Сетка, Объект - На кривых, Действие - Построение сетки. Из выпадающего списка выберите Равномерно и задайте необходимые параметры. Нажмите Применить.
Постройте сетку на модели. На панели команд выберите Режим - Сетка, Объект - Объемная, Действие - Построение сетки. Из выпадающего списка выберите Многогранная и задайте необходимые параметры. Нажмите Применить схему, Построить сетку.
Задание материала и типа элемента
Задайте первый материал. На панели команд выберите Режим - Материал, Объект - Управление материалами. Укажите имя материала Material1. Выберите в левой колонке в разделе Температурные свойства пункт Температурные изотропные, затем перетащите надпись Коэффициент теплопроводности в колонку Свойства материала. Задайте необходимые параметры. Нажмите Применить.
Создайте второй материал. Укажите имя материала Material2. Выберите в левой колонке в разделе Температурные свойства пункт Температурные изотропные, затем перетащите надпись Коэффициент теплопроводности в колонку Свойства материала. Задайте требуемые параметры. Нажмите Применить.
Закройте окно Управление материалами.
Создайте первый блок. На панели команд выберите Режим - Блоки, Объект - Блок, Действие - Добавить сущность в блок. Задайте необходимые параметры. Нажмите Применить.
Создайте второй блок. На панели команд выберите Режим - Блоки, Объект - Блок, Действие - Добавить сущность в блок. Задайте необходимые параметры. Нажмите Применить.
Задайте свойства первому блоку. На панели команд выберите Режим - Блоки, Объект - Блок, Действие - Свойства/параметры блока. Задайте необходимые параметры. Нажмите Применить.
Задайте свойства второму блоку. На панели команд выберите Режим - Блоки, Объект - Блок, Действие - Свойства/параметры блока. Задайте необходимые параметры. Нажмите Применить.
Задание граничных условий
Задайте процесс конвективного теплообмена на внутренней поверхности цилиндра. На панели команд выберите Режим - Граничные условия, Объект - Конвекция, Действие - Создать. Задайте необходимые параметры. Нажмите Применить.
Задайте процесс конвективного теплообмена на внешней поверхности цилиндра. На панели команд выберите Режим - Граничные условия, Объект - Конвекция, Действие - Создать. Задайте необходимые параметры. Нажмите Применить.
Зафиксируйте основания цилиндра. На панели команд выберите Режим - Граничные условия, Объект - Перемещение, Действие - Создать. Задайте необходимые параметры. Нажмите Применить.
Запуск расчета
Для запуска на расчет в CAE Fidesys выберите на панели команд Режим - Настройки расчета, Настройки расчета - Статический, Статический - 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 - Открыть результат;
На панели команд выберите Результаты (Режим - Результаты, Результаты - Открыть Результат).
Появится окно FidesysViewer, в котором вы сможете ознакомиться с результатами расчёта.
На верхней панели установите Тепловой поток - Сумма - Поверхность. Затем выберите точку, в которой необходимо проверить тепловой поток. В главном меню выберите фильтр Фильтры - Алфавитный указатель - Проверить расположение. Во вкладке Свойства установите координаты точки A, в которой требуется проверить тепловой поток. Нажмите Применить. В результате на рисунке отобразится точка A.
Проверьте численное значение теплового потока φ в выбранной точке A. Во вкладке Информация в поле Массивы данных посмотрите значения теплового потока в строке Тепловой поток.
По следующей формуле вычислим значение теплового потока:
Полученное значение 6685.95 отличается от требуемого 6 687 на 0.01%.
Выгрузите числовые данные. В главном меню выберите Файл → Сохранить данные либо нажмите Ctrl+S. Введите имя файла (формат *.csv), оставьте по умолчанию. Нажмите ОК. Сохранённый файл представляет собой обычную таблицу числовых данных, которую можно открыть любым текстовым редактором.
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 create Cylinder height 0.01 radius 0.3 create Cylinder height 0.01 radius 0.35 create Cylinder height 0.01 radius 0.37 subtract body 1 from body 2 keep subtract body 2 from body 3 keep delete body 1 2 3 merge volume 4 5 curve all interval 200 curve all scheme equal volume all scheme sweep mesh volume all create material 1 modify material 1 name 'Material 1' modify material 1 set property ' ISO_CONDUCTIVITY ' value 40 create material 2 modify material 2 name 'Material 2' modify material 2 set property ' ISO_CONDUCTIVITY ' value 20 block 1 volume 4 block 1 material 'Material 1' block 2 volume 5 block 2 material 'Material 2' block all element solid order 2 create convection on surface 10 surrounding 70 coefficient 150 create convection on surface 15 surrounding -15 coefficient 200 create displacement on surface 12 13 16 17 dof 3 fix 0 analysis type static heattrans dim3
