fidesys
Рассматривается трёхмерная задача об одномерной нестационарной теплопередаче внутри балки.
Геометрическая модель задачи представлена на рисунке ниже:
Длина балки - 0.1 м, сечение квадратное, 0.01x0.01м. Температура в точке A TA = 0 °C, температура в точке B изменяется по гармоническому закону: TB = 100 sin πt/40 °C. Параметры материала: изотропный, Ѵ = 35 Вт/(м·°C), C= 440.5 Дж/(кг·°C), ρ = 7 200 кг/м3.
Критерий прохождения теста: температура T в точке C (0.8;0;0) в момент времени t = 32c равна 36.60 °C с погрешностью 2%.
Построение модели
Создайте вытянутый параллелепипед. На панели команд выберите Режим - Геометрия, Объект - Объем, Действие - Создать. Из списка геометрических примитивов выберите Параллелепипед. Задайте необходимые параметры. Нажмите Применить.
Совместите левый край балки с началом координат. На панели команд выберите Режим - Геометрия, Объект - Объем, Действие - Преобразовать. Из списка возможных действий выберите Переместить. Задайте необходимые параметры. Нажмите Применить.
Построение сетки
Укажите схему построения сетки. На панели команд выберите Режим - Сетка, Объект- Объемная, Действие - Построение сетки. Из выпадающего списка выберите способ построения сетки Многогранная. Задайте необходимые параметры. Нажмите Применить схему.
Задайте размер элементов. На панели команд выберите Режим - Сетка, Объект - Объемная, Действие - Интервалы. Из выпадающего списка выберите Задать размер и задайте необходимые параметры. Нажмите Применить, Построить сетку.
Задание материала и свойств блоков
Создайте материал. На панели команд выберите Режим - Материал, Объект - Управление материалами. Укажите имя материала Material 1. В колонке свойств откройте список Общие и перетащите название Плотность в колонку Свойства материала. Задайте необходимое значение. Затем откройте список Температурные свойства и перетащите названия Коэффициент удельной теплоемкости и Коэффициент теплопроводности. Задайте необходимые значения. Нажмите Применить.
Закройте окно Управление материалами.
Создайте блок. На панели команд выберите Режим - Блоки, Объект - Блок, Действие - Добавить сущность в блок. Задайте необходимые параметры. Нажмите Применить.
Задайте свойства блоку. На панели команд выберите Режим - Блоки, Объект - Блок, Действие - Свойства/параметры блока. Задайте необходимые параметры. Нажмите Применить.
Задание граничных условий
Задайте значение температуры, приложенной к левой грани балки. На панели команд выберите Режим - Граничные условия, Объект - Температура, Действие - Создать. Задайте необходимые параметры. Нажмите Применить.
Задайте значение температуры, приложенной к правой грани балки. На панели команд выберите Режим - Граничные условия, Объект - Температура, Действие - Создать. Задайте необходимые параметры. Нажмите Применить.
Задание зависимости ГУ от времени
Задайте зависимости от времени температуры, приложенной к правой грани балки. На панели команд выберите Режим - Зависимость ГУ. Появится окно с настройками. Слева на панели выберите ГУ, для которого будет задана зависимость от времени: Температура 2. Введите формулу: 100*sin(0.0785*t). Нажмите Применить.
Закройте окно Зависимость ГУ.
Запуск расчета
Для запуска на расчет в CAE Fidesys выберите на панели команд Режим - Настройки расчета, Настройки расчета - Временной анализ, Временной 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 - Открыть результат;
На панели команд выберите Результаты (Режим - Результаты, Результаты - Открыть Результат).
Появится окно FidesysViewer, в котором вы сможете ознакомиться с результатами расчёта.
На панели инструментов установите следующие параметры: Температура. В результате на модели отобразится поле распределения температуры.
Постройте график вдоль одного из рёбер балки. В главном меню выберите фильтр Построить график вдоль линии. Во вкладке Свойства установите координаты точек, задающих линию. Нажмите Применить.
Отобразите на графике изменение температуры. Кликните по окну с графиком, затем перейдите к вкладке «Просмотр» в панели управления фильтра. В разделе Параметры рядов поставить галочку только рядом с пунктом «Температура». Остальные настройки оставить по умолчанию. На графике отобразится зависимости температуры в точках, принадлежащих ребру балки, от координат этих точек.
Проверьте численное значение температуры T в точке (0.08;0;0). Подведите курсор к требуемой точке на графике. Появится всплывающая подсказка, на которой вы сможете увидеть значение температуры. Полученное значение 36.4588 отличается от требуемого 36.60 на 0.39%.
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 brick x 0.1 y 0.01 z 0.01 move Volume 1 x 0.05 include_merged volume 1 scheme polyhedron volume 1 size 0.001 mesh volume 1 create material 1 modify material 1 name 'Material 1' modify material 1 set property 'DENSITY' value 7200 modify material 1 set property 'ISO_CONDUCTIVITY' value 35 modify material 1 set property 'SPECIFIC_HEAT' value 440.5 set duplicate block elements off block 1 add volume 1 block 1 material 1 cs 1 element solid order 1 create temperature on surface 4 value 1 create temperature on surface 6 value 1 bcdep temperature 2 value '100*sin(0.0785*t)' analysis type dynamic heattrans dim3 preload off dynamic method full_solution scheme implicit maxtime 32 steps 100 newmark_gamma 0.005
