5.3. Przeglądanie wyników używając CFD-Post

Funkcja Turbo-Post będzie przestawiona w następującej sekcji. Funkcja ta jest stworzona po to, by zredukować wysiłek potrzebny dla post procesowych symulacji maszyn przepływowych. Aby zobaczyć szczegóły, patrz: Turbo Workspace.

5.3.1. Inicjowanie Turbo Post

Kiedy wprowadzamy turbo komponenty, zakres, a (osiowy), r (promieniowy) i theta, współrzędne są generowane dla każdego komponentu. Ponadto, po wejściu do przestrzeni roboczej Turbo oraz zainicjowaniu turbo komponentów, będziesz gotowy do używania jej specyficznych funkcji turbo, oferowanych w tej przestrzeni roboczej. Funkcje te zawierają: Turbo Tree View, Turbo Surface, Turbo Line i Turbo Plots. Aby poznać szczegóły, zobacz: Turbo Workspace.

By zainicjować Turbo-Post, muszą być ustawione właściwości każdego elementu. Zawierają one dane o wlocie, wylocie, piaście, obudowie, łopatkach, i okresowych regionach. Zawiera również informacje o ilości przypadków każdego tubo elementu, który musi reprezentować pełną geometrię wokół osi obrotu oraz ilość przejść łopatki przez siatkę dla każdego turbo komponentu.

1. Gdy włączy się CFD-Post, pojawi się okienko Domain Selector. Jeśli się ono pojawi, upewnij się, że obie domeny R1 i S1 są wybrane, następnie kliknij OK, aby załadować wyniki z tych domen.
2. Kliknij przycisk Turbo.
   

   Pojawia się okienko Turbo Initialization i program pyta się, czy chcemy auto inicjalizować wszystkie komponenty.

   UWAGA:

   Jeśli okno Turbo Initialization nie pojawia się, to aby zainicjować wszystkie elementy, alternatywą jest kliknięcie przycisku Initialize All Components, który jest widoczny domyślnie lub po dwukrotnym kliknięciu Initialization object w drzewie poleceń Turbo.

3. Kliknij YES.
   

   W tym wypadku, inicjalizacja działa bez problemów. Jeśli jednak wystąpił problem inicjalizacji elementu, informacja o tym pojawi się w drzewie poleceń.

5.3.2. Przeglądanie 3 domen przejścia (kanałów?)

Następnie należy utworzyć transformację, aby wykreślić 3 przejścia  łopatek dla kierownicy i 6 przejść łopatek dla wirnika. Zostało to wybrane w celu utworzenia trzykrotną geometrię, która została użyta w symulacji, aby zwizualizować zmiany ciśnienia. Widząc sąsiednie przejścia, da to lepsze zrozumienie zmian ciśnienia na stopniu turbiny. Właściwości każdej domeny zostały już wprowadzone w Initialization. Następne kroki, będą polegać na utworzeniu grupy powierzchni, aby pokolorować powierzchnię łopatki i piastę z tą samą zmienną.

1. Z głównego menu, wybierz Insert>Location>Surface Group.
2. Kliknij OK.

3. Skonfiguruj ustawienia następująco:

   Tab	Setting	Value
   Geometry	Locations	R1 Blade, R1 Hub, S1 Blade, S1 Hub
   Color	Mode	Variable
   	Variable	Pressure

4. Kliknij Apply.
5. Kliknij przycisk Turbo.
6. Otwórz Plots>3D View, aby móc edytować.

7. Skonfiguruj następujące ustawienia:

   Tab	Setting	Value
   3D View	Instancing>Domain	R1
   	Instancing>#of Copies	3

8. Kliknij Apply.

9. Skonfiguruj następujące ustawienia:

   Tab	Setting	Value
   3D View	Instancing>Domain	S1
   	Instancing>#of Copies	3

10. Kliknij Apply.

11. Kliknij przycisk Outline, aby zobaczyć grupę powierzchni.

5.3.3. Wykres Turbo obciążenia łopatek

W tej sekcji, utworzysz wykres ciśnienia wokół łopatek kierownic dla danego położenia wzdłuż obwodu profilu.

1. Kliknij przycisk Turbo.
2. W drzewie Turbo, podwójnie kliknij Blade Loading.

Ten profil przebiegu krzywej ciśnienia jest typowy dla zastosowań maszyn przepływowych.

Kiedy zakończysz oglądanie wykresu, zamknij CFD-Post.

6 Symulacja stopnia turbiny z chwilowymi wartościami dla modelu wirnika z kierownicami

Będziesz teraz tworzył symulację wartości chwilowych  dla modelu wirnika z kierownicami. Istniejąca symulacja stanu ustalonego z nieruchomym wirnikiem jest modyfikowana po to, aby zdefiniować symulację dla wartości chwilowych wirnika z kierownicami. Jeśli nie ukończyłeś symulacji z nieruchomym wirnikiem, przed przystąpieniem do symulacji z wartościami chwilowymi,  odnieś się do Simulation the Stage with the Frozen Rotor Model (p.251).

6.1. Zdefiniowanie problemu używając CFX-Pre

W tej sekcji opisano krok po kroku przepływy fizyczne w CFX-Pre.

Jeśli chcesz utworzyć symluację automatycznie i kontynuować w Obtaining the Solution Using CFX-Solver Manager (p.261), włącz Axial.pre.

UWAGA

Plik utworzy nową symulację nazwaną Axial.cfx, lecz nie zmodyfikuje istniejącej bazy danych. Skopiuje on również wymagane pliki wartości wejściowych z przykładowego katalogu do obecnie używanego.

Ten krok wymaga otworzenia oryginalnej symulacji i zapisanie jej w innym miejscu.

1. Jeśli CFX-Pre nie jest włączony, zrób to.
2. Otwórz plik z wynikami AxialIni_01.res.
3. Zapisz je jako Axial.cfx w katalogu, w którym pracujesz.

6.1.1. Modyfikacja fizycznych definicji

By zdefiniować symulację chwilową musisz zmodyfikować domenę. Będziesz ją włączał na okres czasu, tak aby łopatki przeszły przez 1 nachylenie (6.372⁰) używając 10 kroków czasowych. Jest to za mało kroków, aby uzyskać wyniki wysokiej jakości, lecz wystarczające na potrzeby tutorialu. Krok czasowy jest wyliczany następująco:

UWAGI             

Prędkość obrotowa = 523,6 rad/s

Zamodelowane nachylenie wirnika =2*(2π rad/113)=0,1112rad

Czas aby przejść przez 1 nachylenie = 90,1112 rad)/(523,6 rad/s)=2,124e-4s

Odkąd jest używane 10 kroków czasowych, po tym interwale każdy krok czasowy powinien wynosić 2,124e-5s.

1. Wybierz Tools>Turbo Mode.
   

   Wyświetlane są wówczas Basic Settings.

2. Skonfiguruj następujące ustawienia:

   Setting	value
   Analysis Type>Type	Transient
   Analysis Type>Total Time	2,124e-4[s]a
   Analysis Type>Time Steps	2,124e-5[s]b

    a- daje to 10 kroków czasowych po 2,124e-5s

    b-ten krok czasowy będzie wykorzystywany, dopóki nie będzie osiągnięty całkowity czas.

    

3. Kliknij Next.
   

   Wyświetlany jest Component Definition.

4. Kliknij Next.
   

   Wyświetlany jest  komunikat Physics Definition.

5. Skonfiguruj następujące ustawienia:

   Ustawienia	Wartość
   Fluid	Air Ideal Gas
   Interface>Default Type	Transient Rotor Stator

   UWAGA

   Obliczenia dla wartości chwilowych często przechodzą więcej niż przez 1 nachylenie. W tych przypadkach może to być przydatne do tego, by zobaczyć różne wyniki uśrednione w przedziale czasu wymaganego do ukończenia 1 nachylenia. Możesz porównać wyniki dla każdego obrotu nachylenia, aby zobaczyć czy stan ustalony został osiągnięty, czy też przepływ nadal się rozwija.

    

6. Kliknij Next.
   

   Wyświetla się ostrzeżenie.

7. Kliknij Yes.

   Wyświetlany jest komunikat Interface Definition.

8. Kliknij Next.
   

   Wyświetla się Boundary Definition.

9. Kliknij Next.
   

   Final Operations jest wyświetlone.

10. Upewnij się, że polecenie Operation jest ustawione na Enter General mode.
11. Kliknij Finish.
    

    Pojawi się komunikat, że raport turbo nie będzie uwzględniany w pliku solver.

12. Aby kontynuować kliknij Yes.
    

    Wymagane są wartości wejściowe, ale będą one dostarczone później, używając plików wyników.

6.1.2. Ustawianie wyjściowej kontroli

1. Kliknij Output control.

2. Kliknij przycisk Trn Results.

3. W drzewie Transient Results, kliknij Add new item, ustaw Name w Transient Results 1, i kliknij OK.

4.Skonfiguruj następujące ustawienia:

a-użyj CTRL aby wybrać więcej niż jedną zmienną

5. Kliknij OK.

6.1.3. Modyfikacja kontroli wykonawczej

1. Kliknij Execution Control.

2. Skofiguruj następujące ustawienia: 

   Tab	Setting	Value
   Run Definition	Solver Input File	Axial.defa

   a-nie potrzeba ustawić ścieżki, chyba, że planujesz zapisać plik solver gdzie indziej niż w katalogu roboczym.

    

3. Kliknij Execution Control.
4. Skofiguruj następujące ustawienia: 

6.1.4. Zapisywanie pliku CFX-Solver Input(.def)

1. Kliknij Define Run.
   

   Pojawi się ostrzeżenie, spowodowane niedoborem wartości wejściowych.

   Wartości wejściowe są tu wymagane, lecz będą uzupełnione później, używając plików wyników.

2. Kliknij Yes.
3. Jeśli używasz trybu stand-alone, zamknij CFX-Pre, zapisz symulację (.cfx) według własnego uznania.

6.2. Uzyskanie rozwiązania używając CFX-Solver Manager

Kiedy włączy się CFX-Solver Manager, będziesz musiał określić wartości wejściowe przed włączeniem CFX-Solver.

6.2.1. Rozwiązanie seryjne

1. Wybierz Run Definition>Initial Values Specification.
2. Pod Initial Values Specification>Initial Values wybierz Initial Values 1.
3. Pod Initial Values Specification>Initial Values> Initial Values 1 Settings>File name, kliknij Browse.
4. Wybierz AxialIni_001.res z katalogu roboczego.
5. Kliknij Open.
6. Pod Initial Values Specification>Use Mesh From, wybierz Solver Input File.
7. Kliknij Start Run.
   

   CFX-Solver już działa w celu otrzymania rozwiązania. Na końcu pojawi się okienko informujące o zakończeniu symulacji.

8. Wybierz Post-Process Results.
9. Jeśli używasz trybu stand-alone, wybierz Shut down CFX-Solver Manager.
10. Kliknij OK. Kontynuuj ten tutorial z Monitoring the Run (p.261).

6.2.2. Rozwiązania równoległe

Naśladuj pierwsze 6 kroków z procedury seryjnej przedstawionej powyżej (Serial Solution (p.261)),  następnie wykonaj procedurę lokalną równoległą lub rozpowszechnionej równoległej z 1 części tego tutorialu (Obtaining theSolution Using CFX-Solver Manager(p.254)).

6.2.3. Monitorowanie przebiegu

Podczas rozwiązania, zobacz dodatkowe informacje, które są zapewnione dla przebiegów chwilowych w układzie wirnik-kierownice. Za każdym razem wirnik obraca się do następnej pozycji, liczba stopni obrotu i ułamek nachylenia jest podawany. Po 10 krokach czasowych powinieneś zobaczyć, że wirnik przeszedł przez 1 nachylenie.

6.3. Obserwowanie wyników używając CFD-Post

Aby sprawdzić chwilowe interakcje pomiędzy wirnikiem i kierownicami musisz utworzyć animację ciśnienia łopatka do łopatki. Jako podstawa dla tego wykresu będzie używana powierzchnia turbo.

6.3.1. Inicjalizowanie Turbo-Post

Podczas inicjalizacji turbo komponentów będzie wykonany cały pre-processing. Tylko kilka kroków będzie wymaganych do tego, by wyświetlić powierzchnię ciągłego okresu oraz stworzyć powierzchnię turbo omawianą później w tym tutorialu.

1. Kliknij przycisk Turbo.
   

   Wyświetlane jest okienko Turbo Initialization i pyta czy chcemy auto inicjalizować wszystkie komponenty.

   UWAGA

   Jeśli nie widzisz okienka Turbo Initialization, alternatywnie możesz inicjalizować wszystkie komponenty klikając przycisk Initialize All Components, który jest widoczny domyślnie lub poprzez podwójne kliknięcie Initialization w drzewie Turbo.

2. Kliknij Yes.
   

   Oba komponenty (domeny) są zainicjalizowane bazując na automatycznym wyborze turbo regionów. Kiedy proces jest kompletny, obok każdego komponentu na liście pojawi się ikona zielonej turbiny. Można również wyświetlić zielone tło mesha dla każdego zainicjalizowanego komponentu.

3. Wykonaj podwójne kliknięcie Component 1 (S1) i przeglądnij automatycznie wybrane turbo regiony i inne dane w widoku szczegółowym.
4. Wykonaj podwójne kliknięcie Component 2 (R1) i przeglądnij automatycznie wybrane turbo regiony oraz inne dane w widoku szczegółowym (zawierające Passages per Component, ustawiając przycisk Instancing, który powinien mieć wartość 2).
   
   

6.3.2. Wyświetlanie powierzchni ciągłego okresu

W drzewie Turbo, podwójnie kliknij na Blade-to-Blade.

Pojawi się powierzchnia ciągłego okresu, pokolorowana zmianami ciśnienia. Obiekt ten może być edytowany oraz ponownie wyświetlany przy użyciu widoku szczegółowego.

6.3.3. Używanie raportów przeglądania Multiple Turbo

1. W drzewie Turbo wykonaj podwójne kliknięcie na Initialization.
2. Kliknij Three Views.
   

   Lewy widok to 3D View, górny prawy to Blade to Blade i dolny prawy to widok Meridional.

3. Kliknij Single View.

6.3.4. Tworzenie pośredniego okresu na powierzchni turbo

1. Utwórz Turbo Surface wybierając Insert>Location>Turbo Surface z dolnego menu z wartością Constant Span ustawioną na 0,5.

2.Pod przyciskiem Color wybierz Variable i ustaw na Pressure z wartościami wybieranymi przez użytkownika z zakresu pomiędzy 10000 [Pa] a 7000 [Pa].

6.3.5. Ustawienie przykładowych transformacji

Następnie, aby zobaczyć szerszą sekcję modelu, będziesz używał przykładowych transformacji. Ustawienia każdej domeny były już wybrane podczas fazy inicjalizacji, więc teraz należy ustalić tylko ilość przypadków.

1. W drzewie Turbo, wykonaj podwójne kliknięcie na 3DView.
2. W sekcji Instancing, ustaw #of Copies na 6 dla R1.
3. Kliknij Apply.
4. W sekcji Instancing, ustaw #ofCopies na 6 dla S1.
5. Kliknij Apply.
6. Powróć do konspektu i upewnij się, że powierzchnia turbo jest ponownie widoczna.

6.3.6. Animacja ruchu wirnika względem kierownic

Zacznij ładując pierwszy krok czasowy:

1. Kliknij Timestep Selector.
2. Wybierz wartość czasu równą 0.
3. Kliknij Apply, by załadować krok czasowy. Łopatki wirnika poruszają się do pozycji startowej. Jest to dokładnie 1 nachylenie względem poprzedniej pozycji więc łopatki się nie poruszą.
4. Wyłącz widoczność Wireframe.
5. Wypozycjonuj geometrię jak to pokazano poniżej, gotową na animację. Podczas animacji łopatki wirnika będą poruszać się w prawo. Upewnij się, że nie masz co najmniej dwóch łopatek wirnika w widoku po lewej stronie. Pojawią się podczas animacji.
   
6. W pasku na górze okna kliknij Animation.
7. W okienku Animation, wybierz opcję Keyframe Animation.
8. Kliknij New, aby utworzyć KeyframeNo1.
9. Wybierz KeyframeNo1, potem ustaw #ofFrames na 9, a następnie naciśnij Enter w okienku #ofFrames.
   

   Zalecienie

   Upewnij się, zanim będziesz kontynuował, aby wcisnąć Enter i potwierdzić, że nowa liczba pojawiła się w liście.

10. Użyj Timestep Selector, by załadować końcowy krok czasowy.
11. W okienku Animation, kliknij New, aby utworzyć KeyframeNo2.
12. Kliknij More Animation options, aby rozszerzyć okienko Animation.
13. Kliknij Options i ustaw Transient Case na TimeValue Interpolation. Kliknij następnie OK.
    

    Animacja zawiera teraz 11 ramek (9 pośrednich plus dwie Keyframes), jedna dla każdej dostępnej wartości czasowej.

14. W powiększonym okienku Animation, wybierz Save Movie.
15. Ustaw Format na MPEG1.
16. Kliknij Browse, obok okienka Save Movie i ustaw nazwę pliku na odpowiednią.
17. Jeśli ramka 1 nie jest załadowana (pokazane w F: okienko tekstowe na dole okienka Animation), aby je załadować kliknij To Beginning.
18. Kliknij Play the animation.

- Zajmuje to chwilę czasu, by animacja została ukończona

- Aby zobaczyć film będziesz potrzebował odtwarzacza, który odtwarza format MPEG.

Na podstawie animacji oraz z wykresów utworzonych wcześniej będziesz w stanie zobaczyć, że przepływ nie jest ciągły wzdłuż interfejsu. Jest to spowodowane zmianą nachylenia. Odnosi się do tego również stosunkowo gruba siatka i mała liczba kroków czasowych użyta w symulacji dla wartości chwilowych. Film został utworzony z wąskim zakresem ciśnienia porównanym do globalnego zakresu, który wyolbrzymia różnicę w poprzek interfejsu.

6.3.7. Dalszy Post-processing

Możesz stworzyć raport dla turbiny w sposób następujący:

1. Kliknij File>Report>Report Templates.
2. W okienku Report Templates, wybierz Turbine Report, następnie kliknij Load.
   

   Raport wygeneruje się wówczas automatycznie.

3. Kliknij przycisk Report Viewer(zlokalizowany poniżej okna podglądu).
   

   Pojawi się pełny raport.

   Należy zauważyć, że poprawny raport zależy od właściwej turbo inicjalizacji.