Page tree
Skip to end of metadata
Go to start of metadata

Z uwagi na to, że poradnik wykorzystuje narzędzie ANSYS BladeGen, musi zostać uruchomione na urządzeniu opartym na systemie Windows.

Jeżeli nie skonfigurowałeś licencji ANSYS BladeGen po instalacji, możesz wykonać te kroki w module konfiguracji licencji ANSYS BladeModeler  (Configuring the ANSYS BladeModeler License)  w instrukcji TurboSystem.

1 Funkcje poradnika

Ten poradnik odnosi się do następujących funkcji:

Komponent

Funkcja

Szczegóły

ANSYS BladeGen

Geometria

Przeniesienie Geometrii do narzędzia ANSYS TurboGrid i Mechanical Model

ANSYS TurboGird

Siatka (Mesh)

Topologia kraty H/J/C/L

bandaż zdefiniowany przez profil

Regulacja ruchu punktów

Kontrola podziału krawędzi

Mechanical Model

Siatka (Mesh)

Wirtualna topologia

Rozmiar krawędzi

Mapped Face Meshing

Metoda Sweep

CFX-Pre

Tryb użytkownika

Tryb Turbo (Turbo Mode)

Tryb ogólny

Typ maszyny

Sprężarka odśrodkowa

Typ komponentu

Obrotowy

Typ analizy

Stan stacjonarny

Typ domeny

Domena płynu

Domena stała

Typ płynu

Powietrze (gaz idealny)

Rodzaj warunku brzegowego

Całkowite ciśnienie na wlocie, strumień masowy na wylocie

Kierunek przepływu

Cylindryczne komponenty

Typ bryły

Stal

Wymiana ciepła

Ciepło

Interfejs domeny

Płyn Płyn

Płyn Ciało stałe

Krok czasowy

Fizyczna skala czasu

CFD-Post

Report

Tabela wyników obliczeń

Rozkład obciążenia łopatki rozpiętość 50

Wykres Pt i P

Linie przepływu prędkości

Stream Blade TE

Strukturalna analiza statyczna

Importowanie danych ciśnienia CFX

Importowanie danych temperatur CFX

Stałe wsparcie

Efekt bezwładnościowy w ruchu obrotowym

Wyniki analizy statycznej strukturalnej

Naprężenia równoważne (von-Mises)

Odkształcenia całkowite

2 Przegląd zagadnienia do rozwiązania

Poradnik wykorzystuje kilka narzędzi programu ANSYS do symulacji aerodynamicznej i strukturalnej własności sprężarki odśrodkowej.


Wirnik sprężarki posiada 24 pełne łopatki, które obracają się z prędkością obrotową 22360 obr/min. względem osi Z. Pomiędzy łopatkami wirnika, a obudową sprężarki znajduje się niewielka szczelina wierzchołkowa (gap). Średnica zewnętrzna łopatek wirnika wynosi około 40 cm.

Aby rozpocząć analizę aerodynamiczną, zostanie utworzona siatka numeryczna, wykorzystująca istniejący model geometrii zarówno w narzędziu ANSYS TurboGrid jak i aplikacji Mechanical, który zostanie wcześniej poddany przeglądowi w aplikacji ANSYS BladeGen. Po utworzeniu siatki zostaną ustanowione parametry początkowe, które definiują symulację aerodynamiczną w CFX-Pre, a następnie będą rozwiązane w CFX-Solver. Symulacja aerodynamiczna z solvera zostanie przetworzona i wyświetlona w CFD-Post.

Następnie, można użyć aplikacji Mechanical, służącej do symulacji naprężeń i odkształceń strukturalnych łopatek, ze względu na obciążenia spowodowane działaniem ciśnienia i temperatury określonych z analizy aerodynamicznej oraz sił bezwładności w ruchu obrotowym. Użytkownik może zobaczyć też animacją, która będzie prezentować wyniki analizy odkształceń łopatek.

3. Zanim zaczniesz

Jeżeli jest to pierwszy rozdział poradnika, który przerabiasz, przed rozpoczęciem należy zapoznać się z poniższymi tematami:

  • Uruchamianie Tutoriali ANSYS CFX przy użyciu ANSYS Workbench 
  • Zmiana wyświetlanych kolorów .

4. Tworzenie projektu

  1. Użyj swych narzędzi systemowych, aby utworzyć katalog dla plików tworzonych w projekcie. Katalog, jaki utworzysz będzie tutaj dalej określany jako katalog roboczy.
    Skopiuj dostarczony plik zawierający geometrię o nazwie: Centrifugal_Compressor.bgd (link)  z katalogu examples  do katalogu roboczego.
  2. Otwórz ANSYS Workbench
    Aby to wykonać w systemie Microsoft Windows wybierz menu Start, następnie wybierz Wszystkie Programy>ANSYS 14.5>Workbench 14.5.
  3. W menu głównym wybierz File>Save As.
  4. Alternatywnie, w celu zapisania danych, w pasku narzędzi (toolbar) wybierz Save Project As.
  5. W oknie dialogowym przycisku Save as ustaw ścieżkę zapisu do katalogu roboczego, a w polu File name (nazwa pliku) wpisz Compressor.
  6. Przyciśnij Save (zapisz).

5. Definiowanie geometrii używając ANSYS BladeGen

  1. W widoku przybornika (Toolbox), rozwiń zakładkę Component Systems (elementy systemu) i dwukrotnie kliknij na BladeGen (generator łopatki). W zakładce Project Schematic, powstanie bloczek  BladeGen , któremu będziemy mogli nadać nazwę. 



  2. W nazwie pola wpisz Compressor, a następnie wciśnij Enter, lub kliknij myszką poza nazwę pola, po to, by zakończyć operację zmiany nazwy. 

Jeżeli musisz rozpocząć operację zmiany nazwy od nowa, naciśnij prawym przyciskiem myszy komórkę BladeGen (A1) i wybierz Rename (zmień nazwę). Teraz, gdy operacja zmiany nazwy została zademonstrowana, większość innych systemów, które występują w tym poradniku będzie używało domyślnych nazw.

5.1. Zmiana właściwości zakładki Blade Design

Zmiana właściwości komórki Blade Design (projektowanie łopatki) następuje według poniższych punktów:

  1. W widoku Project Schematic, w okienku systemowym BladeGen, naciśnij prawym przyciskiem myszy komórkę Blade Design i wybierz Properties (właściwości).
    Widok właściwości pokazuje parametry, które sterują tym, w jaki sposób wybrana geometria jest eksportowana do  kolejnych systemów.
  2. W widoku właściwości, wyczyść pola wyboru (check boxes) Merge Blade Topology (połącz topologię łopatki) i Create Fluid Zone (stwórz strefę płynu).
    Po wyczyszczeniu pola wyboru Create Fluid Zone określasz, że tylko geometria łopatki, a nie objętość płynu w otoczeniu łopatek powinna zostać wysłana do następnych komórek.
  3. Ustaw Shroud Clearance (szczelina wierzchołkowa) na Relative Layer (warstwa względna).

    Opcja ta spowoduje, że szczelina wierzchołkowa (tip clearance layer) nie jest częścią geometrii łopatek wirnika, wtedy gdy jest ona przesyłana do aplikacji Mechanical.

Ustawione poprawnie właściwości powinny wyglądać jak poniżej:

Teraz twój BladeGen system zawiera komórkę Blade Design; która aktualnie jest w stanie nie w pełni zdefiniowanym, na co wskazuje znak zapytania (?). W następnej sekcji wypełniasz wymagania dotyczące tej komórki poprzez załadowanie pliku zawierającego geometrię. W ogólności, możesz także spełnić wymagania dotyczące tej komórki poprzez stworzenie nowej, własnej geometrii. 

5.2. Przegląd geometrii

W tej sekcji ładujesz dane o geometrii z dostarczonego pliku .bgd, a następnie zrewidujesz konstrukcję łopatki używając narzędzia ANSYS BladeGen. BladeGen jest wyspecjalizowanym narzędziem przeznaczonym do tworzenia geometrii łopatek maszyn wirnikowych. 

  1. W widoku Project Schematic (szkic projektu), w systemie BladeGen, kliknij prawym przyciskiem myszy na Blade Design oraz wybierz pole Edit lub dwukrotnie kliknij w komórkę.
    Otwiera się wówczas okno dialogowe BladeGen.
  2. W oknie BladeGen, w menu głównym wybierz opcję File > Open.
  3. W otwartym oknie dialogowym Open przeglądnij katalog roboczy i wybierz plik o nazwie: Centrifugal_Compressor.bgd.
  4. Kliknij Open (otwórz).
  5. Obejrzyj model łopatki zobrazowany w BladeGen.
  6. Zamknij następnie BladeGen.
    Aby to uczynić, w głównym menu wybierz File > Exit.
  7. W widoku Project Schematic, komórka BladeDesign wyświetla teraz zielony znacznik, który wskazuje, że ta komórka jest aktualna (up-to-date). Oznacza to, że masz geometrię sprężarki odśrodkowej, która jest gotowa do celów tworzenia siatki numerycznej (meshing). 

W następnej sekcji, na podstawie tej geometrii, stworzysz siatkę numeryczną kompatybilną z CFD.

6. Definiowanie siatki numerycznej (mesh)

Możesz utworzyć siatkę zarówno dla potrzeb ANSYS TurboGrid jak i aplikacji Mechanical. TurboGrid wygeneruje siatkę CFD, która będzie częścią domeny płynu. Aplikacja Mechanical wygeneruje litą siatkę geometrii wirnika, która jest wymagana do określenia objętościowego rozkładu temperatur w łopatce i tarczy wirnika. 

6.1. Definiowanie siatki CFD za pomocą ANSYS TurboGrid

W tej sekcji wykorzystasz narzędzie TurboGrid do tworzenia numerycznej siatki dla potrzeb CFD na podstawie geometrii sprężarki odśrodkowej. TurboGrid jest narzędziem do tworzenia siatki, wyspecjalizowanym dla łopatek maszyn wirnikowych (turbomachinery blades).

  1. W polu BladeGen system, prawym przyciskiem myszy kliknij na komórkę Blade Design i dalej wybierz Transfer Data to New > TurboGrid (siatka turbo).

    Otwiera się wówczas system TurboGrid i jest gotowy na przypisania mu nazwy. 

  2. Wciśnij Enter, aby zaakceptować domyślną nazwę. 

    W komórce Turbo Mesh wyświetla się para zielonych zakrzywionych strzałek, które mają na celu zasygnalizować, że komórka nie otrzymała jeszcze ostatniej, najnowszej wersji danych. Normalnie, kliknąłbyś prawym przyciskiem myszy na tę komórkę i wybrał polecenie Refresh (odśwież), aby przenieść dane z komórki nadrzędnej. Jednakże, w przypadku nowo dodanej komórki, Turbo Mesh oraz kiedy tylko TurboGrid nie jest otwarty, akcja ta nie jest potrzebna, gdyż TurboGrid zawsze czyta potrzebne dane z komórki nadrzędnej jeszcze przed jej uruchomieniem.

    Jeśli odświeżyłbyś komórkę Turbo Mesh, to ukazałby się znak pytajnika (?), co oznacza, że chociaż dane wejściowe do komórki są aktualne, niezbędna jest dalsza uwaga, w celu zaktualizowania statusu tej komórki; to dodatkowe działanie polega na uruchomieniu TurboGrid i wygenerowania z jego pomocą siatki numerycznej. 

  3. W systemie TurboGrid, kliknij prawym przyciskiem myszy na komórkę Turbo Mesh i wybierz Edit

    TurboGrid się wówczas otwiera.

    Kilka następnych sekcji prowadzi cię poprzez kroki niezbędne do stworzenia siatki numerycznej. 

6.1.1. Definiowanie Shroud Tip (obudowa zewnętrzna wirnika)

Dla omawianej sprężarki obudowa jest stacjonarna i wymaga prześwitu pomiędzy nią a łopatką. Zdefiniuj wierzchołek łopatki (tip) używając w geometrii łopatek profilu drugiej łopatki.

  1. W ANSYS TurboGrid, do selekcji obiektu, kliknij prawym przyciskiem myszy Geometry >Blade Set > Shroud Tip  i następnie wybierz Edit.
  2. W trakcie selekcji obiektu, skonfiguruj poniższe ustawienia:

     

    Tab

    Setting

    Value

    Shroud Tip

    Override Upstream Geometry Options

    (Selected)

    Tip Option

    Profile Number

    Tip Profile

    2

  3. Kliknij Apply

Spowoduje to zdefiniowanie (shroud tip) łopatki (powierzchnię łopatki, która znajduje się najbliżej pokrywy).

6.1.2. Definiowanie Topologii

 W ANSYS TurboGrid, możesz wybrać wzór topologii oparty na typie maszyny, jaka jest analizowana. Dla tej geometrii będzie użyta topologia H/J/C/L- Grid Topology. 

  1. W selektorze obiektu, kliknij prawym przyciskiem myszy Topology Set i wybierz Edit.

    Alternatywnie, w pasku narzędzi kliknij Topology .

  2. W edytorze obiektu, skonfiguruj następujące ustawienia:

     

    Tab

    Setting

    Value

    Definition

    Topology Definition

    >Placement

    Traditional with Control Points

    Topology Definition

    >Method

    H/J/C/L-Grid

    Include O-Grid

    (Selected)

    Include O-Grid

    >Width Factor

    0,2

    Tip Topology

    >Shroud

    H-Grid Not Matching

  3. Kliknij Apply.
  4. W selektorze obiektu, kliknij prawym przyciskiem myszy Topology Set i wyczyść Suspend Object Updates.

    Po krótkim czasie topologia zostaje stworzona. Obiekty pod warstwami (Layers) są podświetlone na czerwono, ze względu na wysoką skośność siatki; Ponadto, wymagają one dalszej uwagi i zostaną szerzej opisane w kilku kolejnych sekcjach. 

  5. W edytorze obiektu, kliknij Freeze.

Powoduje to zawieszenie ustawień topologii i zapobiega niezamierzonym automatycznym zmianom dla topologii.

Teraz posiadasz topologię siatki, która wymaga kilku poprawek i dostosowania zanim będzie mogła być użyta w tworzeniu siatki. Możesz zobaczyć podgląd siatki w 2D na każdej z dwóch warstw. 

6.1.3. Przegląd jakości siatki.

  Podgląd siatki na warstwach piasty i pokrywy ujawnia obszary, które posiadają niskie kąty siatki. Możesz zwiększyć ortogonalność siatki w tych miejscach poprzez użycie punktów kontrolnych. Można również dostosować lokalnie gęstość siatki poprzez kontrolę podziału krawędzi (Edge split).

Aby zobaczyć mesh measures, w selektorze obiektu kliknij prawym przyciskiem myszy obiekt pod warstwami (Layers) i wybierz Edit. W edytorze obiektu mesh measures są wymienione pod etykietą Data.

6.1.4. Modyfikowanie warstwy piasty (Hub Layer)

  1. W menu głównym wybierz Display > Blade to Blade View > Use Passage Excluding Tip Transform.

    To przekształcenie wpływa na to jak współrzędne blade-to-blade są liczone podczas przygotowania widoku transformacji blade-to-blade (w następnym kroku). W porównaniu do całkowitej transformacji, to przekształcenie zwykle pokazuje mniejsze zniekształcenia w przeglądarce dla łopatek, które mają końcówkę różniącą się rozpiętością. Poprzez wybór transformacji wprost można uniemożliwić narzędziu ANSYS TurboGrid wybieranie jednej z transformacji automatycznie. 

  2. W przeglądarce kliknij prawym przyciskiem myszy na pusty obszar i wybierz Transformation > Blade-to-Blade(Theta-M`).
  3. W głównym menu, wybierz Display > Hide Geometry Objects. 

    Alternatywnie, w pasku narzędzi kliknij Hide all geometry objects

  4. Wyłącz widoczność warstw Layers > Shroud Tip (odklikaj pole wyboru znajdujące się, obok) aby topologia piasty (hub topology) była lepiej widzialna.
  5. W selektorze obiektu kliknij prawym przyciskiem Layers >Hub i wybierz Edit.
  6. W edytorze obiektu pod etykietą danych Data zauważ mesh measeres, które są wyświetlone na czerwono.
  7. Dwukrotnie kliknij Minimum Face Angle, aby wyróżnić w przeglądarce obszary siatki, które mają najmniejsze kąty. 

    Obszary, które mają najmniejsze kąty są zaznaczone czerwonymi liniami w przeglądarce. 

  8. Powiększ krawędź natarcia jak pokazane na rys. 25.1 (Modyfikowanie punktów kontrolnych na warstwie piasty).
  9. W pasku narzędzi przeglądarki kliknij Select .
  10.  Przesuń punkty kontrolne poprzez wektory przemieszczenia jak pokazano na rysunku 

    Potwierdź, że Minimalny Kąt Powierzchni (Minimum Face Angle) i Maksymalny Kąt Powierzchni (Maximum Face Angle) mesh measures uległy poprawie na warstwie piasty.

  11. Naciśnij prawym przyciskiem myszy linię topologii nadrzędnej (master topology line) oznaczoną, jako „A” na rysunku 25.2: Dodawanie kontroli podziału krawędzi w pobliżu krawędzi przewodniej na warstwie piasty i wybierz wstaw kontrolę podziału krawędzi ( Edge Split Control).
  12. W edytorze obiektu zmień Factor na 2.
  13. Kliknij Apply.

    Powoduje to, że więcej elementów będzie umieszczonych wzdłuż linii topologii oznaczonej, jako „A” na rysunku. 

  14. Używając tej samej techniki, dodaj kontrolę podziału krawędzi z tą samą wartością współczynnika podziału na linii topologii oznaczonej, jako „B” na rysunku 25.2: Dodawanie kontroli podziału krawędzi w pobliżu krawędzi przewodniej na warstwie piasty

    Teraz warstwa piasty jest akceptowalna dla celów tego poradnika. Zauważ, że jest to normalne dla komórek siatki obok łopatek, aby mieć bardzo wysoki współczynnik proporcji obrazu (aspect ratio). Zauważ również, że niektóre elementy obok tylnej krawędzi pojawiają się zakrzywione („crooked) lub faliste (wavy); Jest to efekt spowodowany przez niedokładności w transformacji przeglądarki do współrzędnych łopatka-do-łopatki (blade-to-blade coordinates) i nie będzie to miało wpływu na wynikową siatkę. 

6.1.5. Modyfikowanie warstwy Shroud Tip

  1. Wyłącz widoczność warstw piasty (Layers > Hub) poprzez odklikanie pola wyboru (check boxa) znajdującego się obok.
  2. Włącz widoczność warstw Shroud Tip ( Layers > Shroud Tip) poprzez zaznaczenie pola wyboru (check boxa) znajdującego się obok.
  3. W przeglądarce, kliknij prawym przyciskiem myszy na pusty obszar i wybierz opcję Fit View.
    Alternatywnie, w pasku narzędzi przeglądarki kliknij Fit View
  4. W selektorze obiektu, kliknij prawym przyciskiem myszy Layers > Shroud Tip i wybierz polecenie Edit.
  5. W edytorze obiektu pod etykietą Data dwukrotnie kliknij Minimum Face Angle, aby podświetlić w przeglądarce obszary siatki, które mają najmniejsze kąty.
  6. Powiększ krawędź natarcia jak to zostało pokazane na rysunku 25.3: Modyfikowanie punktów kontrolnych na warstwie Shroud Tip.
  7. W pasku narzędzi przeglądarki kliknij Select
  8. Przesuń punkty kontrolne przez wektory przemieszczenia jak pokazano na rysunku 25.3:Modyfikowanie punktów kontrolnych na warstwie Shroud Tip.
  9. Potwierdź, czy Minimalny Kąt Powierzchni (Minimum Face Angle) i Maksymalny Kąt Powierzchni (Maximum Face Angle) mesh measures uległy poprawie na warstwie shroud tip.
  10. Kliknij Apply.

Topologia została poprawiona. W kolejnej sekcji ustawisz kilka parametrów, które będą wpływać na liczbę węzłów siatki i jej rozkład. 

6.1.6. Określanie ustawień danych siatki

  1. W selektorze obiektu kliknij prawym przyciskiem myszy Mesh Data i wybierz Edit.
    Alternatywnie, w pasku narzędzi kliknij Edit Mesh Data
  2. W edytorze obiektu skonfiguruj następujące ustawienia:

     

    Tab

    Setting

    Value

    Mesh Size

    Method

    Target Passage Mesh Size

    Node Count

    Medium (100000)

    Inlet Domain

    (Selected)

    Outlet Domain

    (Selected)

    Passage

    Spanwise Blade Distribution Parameters

    >Method

    Element Count and Size

    Spanwise Blade Distribution Parameters

    ># of Elements

    25

    Spanwise Blade Distribution Parameters

    >Const Elements

    11

    O-Grid

    >Method

    Element Count and Size

    O-Grid

    > # of Elements

    6

    Inlet/Outlet

    Inlet Domain

    > Override default # of Elements

    (Selected)

    Inlet Domain

    > Override default # of Elements

    > # of Elements

    50

    Outlet Domain

    > Override default # of Elements

    (Selected)

    Outlet Domain

    > Override default # of Elements

    > # of Elements

    25

  3. Kliknij Apply.

    Uwaga

    Twoja jakość siatki mogła ulec nieznacznemu pogorszeniu po zwiększeniu ilości węzłów. Jeżeli tak się stało, możesz w tej sytuacji wprowadzić małe poprawki dla punktów kontrolnych piasty (hub) i pokrywy(shroud), aby poprawić jakość swojej siatki przed zapisaniem jej i użyciem w symulacji aerodynamicznej.

6.1.7. Dodawanie warstw pośrednich 

1. W selektorze obiektu, kliknij prawym przyciskiem Layers i wybierz Edit.

Alternatywnie, w pasku narzędzi kliknij Edit Layers  .

2. W edytorze obiektu kliknij prawym przyciskiem Hub i wybierz Insert >Layer After, aby wstawić warstwę w połowie pomiędzy warstwami piasty (hub) i shroud tip.

Pomaga to prowadzić siatkę wzdłuż rozpiętości łopatki. 

6.1.8. Generowanie siatki numerycznej.

Po zdefiniowaniu topologii i danych siatki kolejnym krokiem jest stworzenie siatki.

  1. W selektorze obiektu kliknij prawym przyciskiem na dowolny obiekt i wybierz Create Mesh.
    Alternatywnie, wybierz Insert > Mesh w głównym menu lub kliknij polecenie Mesh  w pasku zadań.

    Po kilku chwilach siatka zostanie wygenerowana. Mogłeś zauważyć, że niektóre statystyki siatki wciąż wskazują problemy. Oczekuj, że dla wyjątkowo gęstych siatek będzie to normalne, że elementy siatki znajdujące się obok ścian mają bardzo wysoki współczynnik długości i objętości. Dalsze czynności, które spowodują poprawę siatki są poza zakresem tego poradnika.

  2. Zakończ ANSYS TurboGrid.

    Aby to wykonać, w głównym menu wybierz File >Close TurboGrid.

  3. Powróć do widku projektu Project Schematic. 

6.2. Definiowanie siatki strukturalnej używając narzędzia Mechanical Model.

Siatka jest wymagana dla litej/wypełnionej geometrii łopatki dla solvera CFX, aby otrzymać rozwiązanie dla temperatury wolumetrycznej (volumetric temperature). Ta temperatura wolumetryczna będzie później exportowana  do Static Structural aby wyliczyć naprężenia na łopatce. W tej sekcji wykorzystasz aplikację Mechanical aby utworzyć siatkę dla litej/wypełnionej łopatki. 

  1. W BladeGen system kliknij prawym przyciskiem myszy na komórkę Blade Design i wybierz Transfer Data to New > Mechanical Model.  
    Mechanical Model system otwiera się i oczekuje nadania nazwy.
  2.  Wciśnij Enter, by zaakceptować domyślną nazwę.
  3. W Mechanical Model system, kliknij prawym przyciskiem myszy na komórkę Geometry i wybierz Update.
    Ansys DesignModeler uruchamia się w tle i importuje geometrię z BladeGen system.
  4. Kliknij prawym przyciskiem myszy komórkę Model i wybierz Edit.
    Aplikacja Mechanical otwiera się.
    Następne kilka sekcji przeprowadzi cię przez kroki do stworzenia siatki.


6.2.1. Określenie Global Mesh Controls

1. W aplikacji Mechanical w szkicu drzewa projektu (Outline) wybierz  Project > Model (C4) > Mesh.

2. W szczegółowym widoku skonfiguruj poniższe ustawienia:

 

Group

Control

Value

Defaults

Physics Preference

Mechanical

 

6.2.2. Definiowanie wirtualnej topologii  

Geometria posiada niepotrzebne małe powierzchnie i krawędzie, jak to zostało pokazane na rysunku 25.4 :Małe powierzchnie na krawędzi natarcia łopatki, które mogą oddziaływać na mapowanie siatki. Stworzenie wirtualnej topologii wirtualnych powierzchni i krawędzi naprawi problem poprzez zignorowanie przez aplikację Mechanical tych wad geometrii.

 

  1. W szkicu drzewa projektu kliknij prawym przyciskiem myszy na Project > Model (C4) i wybierz Insert > Virtual Topology.
  2. Kliknij prawym przyciskiem myszy Project> Model(C4) > Virtual Topology  i wybierz Generate Virtual Cells.
    Ta opcja automatycznie stworzy większość z wirtualnych komórek za Ciebie. Resztę wirtualnych komórek będziesz musiał stworzyć ręcznie.
  3. W przeglądarce, kliknij prawym przyciskiem myszy i wybierz View >Back.
  4. Wybierz długą, cienką krawędź łopatki, która została wyróżniona kolorem zielonym i pokazana na rysunku 
  5. Powiększ tylną krawędź jak pokazano na rysunku 

     


  6. Przytrzymaj Ctrl i wybierz małą powierzchnię przy tylnej krawędzi łopatki, obok długiej cienkiej powierzchni 
  7. W przeglądarce kliknij prawym przyciskiem myszy i wybierz Insert > Virtual Cell.
  8. W przeglądarce kliknij prawym przyciskiem myszy i wybierz View > Bottom.
    Teraz stworzysz wirtualną krawędź.

  9. Powiększ krawędź natarcia jak pokazano na rysunku 

  10. W przeglądarce kliknij prawym przyciskiem myszy i wybierz Cursor Mode >Edge.
    Alternatywnie, w pasku narzędzi kliknij Edge .
  11. Przytrzymaj Ctrl i wybierz trzy krawędzie oznaczone, jako „A”, „B”, „C” na rysunku 
  12. W przeglądarce kliknij prawym przyciskiem myszy i wybierz Insert > Virtual Cell.

6.2.3. Określanie Sizing Controls

Teraz zastosujesz local mesh sizing na 4 krawędziach końcówki łopatki.

  1. W szkicu drzewa projektu kliknij prawym przyciskiem Project > Model (C4) >Mesh a następnie wybierz Insert > Sizing.
  2. W przeglądarce kliknij prawym przyciskiem i wybierz View >Back tak, aby model był w orientacji podobnej do tej pokazanej na rysunku 
  3. Powiększ krawędź tylną w podobny sposób jak zostało to pokazane na rysunku.
  4. Przytrzymaj Ctrl i wybierz dwie krawędzi oznaczone, jako „A” i „B” na rysunku : Trzy krawędzie obok krawędzi tylnej łopatki 
  5. W widoku szczegółowym kliknij Apply w polu obok Scope >Geometry.
    Pole obok Scope >Geometry powinno teraz wyświetlić 2 krawędzie. Teraz wybrałeś dwie krawędzie, na których będzie zastosowany sizing control. 

  6. Skonfiguruj poniższe ustawienia:

     

    Setting

    Value

    Definition

    > Type

    Number of Divisions

    Definition

    > Numer of Divisions

    55

    Definition

    > Behavior

    Hard

    Definition

    > Bias Type

     

    Definition

    > Bias Factor

    10

  7. W szkicu drzewa projektu kliknij prawym przyciskiem myszy Project >Model (C4) >Mesh i wybierz Insert > Sizing.
  8. Wybierz krawędź oznaczoną, jako „C” na rysunku : Trzy krawędzie obok krawędzi tylnej łopatki
  9. W widoku szczegółowym kliknij Apply w polu obok Scope >Geometry.

    Pole obok Scope >Geometry powinno teraz wyświetlać 1 krawędź.

  10. Skonfiguruj poniższe ustawienia:

     

    Setting

    Value

    Definition

    > Type

    Number of Divisions

    Definition

    > Number of Divisions

    3

    Definition

    > Behavior

    Hard

    Definition

    > Bias Type

    No Bias

  11. W szkicu drzewa projektu kliknij prawym przyciskiem Project >Model (C4) >Mesh i wybierz Insert >Sizing.
  12. W przeglądarce kliknij prawym przyciskiem i wybierz View > Top.
  13. Powiększ tylną krawędź jak zostało to pokazane na rysunku 
  14. Wybierz krawędź zaznaczoną poprzez „A” na rysunku 
  15. W widoku szczegółowym kliknij Apply w polu obok Scope >Geometry.

    Pole obok Scope>Geometry powinno teraz wyświetlać jedną krawędź.

  16. Skonfiguruj poniższe ustawienia:

     

    Setting

    Value

    Definition

    > Type

    Number of Divisions

    Definition

    > Number of Divisions

    3

    Definition

    > Behavior

    Hard

    Definition

    > Bias Type

    Definition

    > Bias Factor

    3

     

6.2.4. Określanie Mapped Face Meshing Controls

Teraz wprowadzisz Mapped Face Meshing control na końcówkę łopatki, co wygeneruje siatkę strukturalną opartą na Sizing controls, które właśnie zdefiniowałeś.

  1. W szkicu drzewa projektu, kliknij prawym przyciskiem myszy Project > Model (C4) > Mesh i wybierz Insert > Mapped Face Meshing.
  2. Wybierz wirtualną powierzchnię na górze łopatki gdzie właśnie zdefiniowałeś Sizing controls (powierzchnia, która jest na przodzie wyświetlonej geometrii na rysunku 25.11:Krawędź natarcia łopatki.
  3. W widoku szczegółowym kliknij Apply w polu obok Scope > Geometry.

Pole obok Scope >Geometry powinno teraz wyświetlić jedną powierzchnię. Jest to powierzchnia na końcu łopatki.

6.2.5. Określanie Method Controls

  1. W szkicu drzewa projektu kliknij prawym przyciskiem myszy Project > Model (C4) >Mesh  i wybierz Show > Sweepable Bodies.
    Ta opcja wybierze sweepable bryły w przeglądarce; w tej sytuacji jest to cała geometria łopatki.
  2. Kliknij prawym przyciskiem myszy Project >Model(C4) > Mesh i wybierz Insert > Method.
  3. W widoku szczegółowym ustaw Definition > Method na Sweep.
  4. Ustaw Definition > Src/Trg Selection na Manual Source and Target.
  5. W widoku szczegółowym kliknij na pole obok Definition > Source gdzie wyświetla się napis: No Selection.
    Dwa przyciski pojawią się w tym polu: Apply i Cancel.
  6. Wybierz wirtualną powierzchnię na górze łopatki gdzie właśnie zdefiniowałeś Sizing controls (powierzchnia, która jest na przodzie wyświetlonej geometrii na rysunku 25.11:Krawędź natarcia łopatki.
    W szczegółowym widoku kliknij Apply w polu obok Definition > Source.
    Powierzchnia została wybrana, jako źródło dla metody sweep.
  7. Postępuj według podobnej procedury dla Definition > Target, aby ustawić dolną wirtualną powierzchnię łopatki, jako obiekt docelowy dla metody sweep ( powierzchnia, która jest dołączona do piasty i naprzeciw wirtualnej powierzchni na górze łopatki).
  8. Skonfiguruj poniższe ustawienia:

     

    Setting

    Value

    Definition

    > Type

    Number of Divisions

    Definition

    > Sweep Num Divs

    15

    Definition

    > Sweep Bias Type

    Definition

    > Sweep Biasa

    10

6.2.6. Generowanie siatki numerycznej

  1. W szkicu drzewa kliknij prawym przyciskiem myszy Project > Model (C4) > Mesh i wybierz Update.
    Po kilku chwilach siatka numeryczna zostaje wygenerowana. Teraz przejdziemy do przejrzenia statystyki siatki (mesh statistics).
  2. Kliknij Project > Model (C4) > Mesh.
    W widoku szczegółowym rozwiń Statistics.
    Zwróć uwagę na ilość węzłów i elementów siatki.

    Aby osiągnąć lepsze wyniki, siatka może wymagać większej ilości elementów szczególnie na wskroś grubości siatki; jednakże obecna siatka jest wystarczająca dla celów tego poradnika.
  3. Ustaw Mesh Metric na dowolną opcję i obserwuj wykres słupkowy metryki siatki, który się pojawi.
  4. Zakończ aplikację Mechanical.
    Aby to zrobić, w głównym menu wybierz File > Close Mechanical.
  5. Powróć do widoku projektu Project Schematic. 

7. Definiowanie procesu w CFX-Pre

Ta sekcja wymaga użycia CFX-Pre w ANSYS Workbench. CFX-Pre jest fizycznym preprocesorem CFD (obliczeniowej mechaniki płynów), który posiada tryb turbo dla szybkich ustawień symulacji CFD maszyn wirujących. W tej sekcji użyty zostanie preprocesor CFX-Pre w trybie Turbo mode, aby zdefiniować warunki symulacji oparte na siatce numerycznej sprężarki odśrodkowej, która została utworzona wcześniej. Potem w trybie ogólnym zostanie stworzona domena stała (solid domain) dla łopatki i zrobiony interfejs płyn-bryła lita (fluid-solid interface). 

  1. W TurboGrid system kliknij prawym przyciskiem myszy komórkę Turbo Mesh i wybierz Transfer Data to New > CFX.
    CFX system otwiera się i czeka na podanie nazwy.
  2. Naciśnij Enter i zaakceptuj domyślną nazwę.
  3. Przeciągnij komórkę Model do komórki Setup systemu CFX.
  4. W systemie Mechanical Model, kliknij prawym przyciskiem komórkę Model i wybierz Update.
    Komórka Mesh wyświetla teraz zieloną fajkę („ptaszek”), aby zasygnalizować, że zawartość komórki jest zaktualizowana. Oznacza to, że siatka łopatki jest gotowa do przeprowadzenia symulacji CFD. Komórka Setup wyświetla parę zielonych zakrzywionych strzałek, aby zasygnalizować, że komórka nie otrzymała ostatniej wersji danych z poprzedzających bloczków systemowych. Ponieważ nie został jeszcze otwarty preprocesor CFX-Pre, możesz zignorować ten status komórki. CFX-Pre automatycznie zczyta dane z komórki poprzedzającej przed rozpoczęciem z obecnej komórki po raz pierwszy. 
  5. W bloku systemowym CFX kliknij prawym przyciskiem myszy komórkę Setup i wybierz Edit.
    Preprocesor CFX-Pre otwiera się.

    Kilka kolejnych sekcji przeprowadzi Cię przez kroki do stworzenia symulacji CFD.

7.1. Definiowanie regionów płynu używając Turbo Mode

Zdefiniujesz domenę płynu, warunki brzegowe i interfejsy w module Turbo mode.

W preprocesorze CFX-Pre, w głównym menu wybierz Select > Turbo Mode.

  1. W podstawowych ustawieniach Basic Settings panel skonfiguruj poniższe ustawienia:

     

    Setting

    Value

    Machine Type

    Centrifugal Compressor

    Axes

    > Rotation Axis

    Z

    Analysis Type

    > Type

    Steady State

     


    Pozostałe ustawienia zostaw na wartościach domyślnych.

  2. Kliknij Next.

7.1.2. Definiowanie komponentów

  1. W panelu Component Definition kliknij prawym przyciskiem myszy Components  i wybierz Add Component.
  2. W oknie dialogowym New Component wpisz w polu NameR1 a w polu Type ustaw Rotating.

    Jeżeli opcja Automatic Default Domain w preprocesorze CFX-Pre jest wybrana, domena o nazwie R1 będzie już przedstawiona poniżej panelu Component Definition. W tej sytuacji, nie musisz tworzyć nowej domeny i możesz kontynuować poprzez edytowanie istniejącego komponentu R1.
  3. Kliknij OK.
  4. Wybierz Components > R1 i skonfiguruj poniższe ustawienia:

    Setting

    Value

    Component Type

    > Type

    Rotating

    Component Type

    > Value

    22360 [rev min^-1]

    Mesh

    > Available Volumes

    > Volumes

    Inlet, Outlet, Passage Main

    Wall Configuration

    (Selected)

    Wall Configuration

    > Tip Clearance at Shroud

    > Yes

    (Selected)

    Pozostaw pozostałe ustawienia na wartościach domyślnych.

    Gdy komponent jest zdefiniowany, tryb Turbo mode automatycznie wybierze listę regionów, które odpowiadają odpowiedniemu typowi warunku brzegowego. Ta informacja powinna być zrewidowana w Region Information, aby upewnić się, że wszystko jest w porządku. 

  5. Kliknij Next.

7.1.3. Definiowanie warunków fizycznych procesu

Teraz ustawisz właściwości domeny płynu i kilka parametrów solvera. 

  1. W panelu Physics Definition skonfiguruj poniższe ustawienia:

    Setting

    Value

    Fluid

    Air Ideal Gas

    Model Data

    > Reference Pressure

    1 [atm]

    Inflow/Outflow Boundary Templates

    > P-Total Inlet Mass Flow Outlet

    (Selected)

    Inflow/Outflow Boundary Templates

    > Inflow

    > P-Total

    0 [atm]

    Inflow/Outflow Boundary Templates

    > Inflow

    > T-Total

    20 [C]

    Inflow/Outflow Boundary Templates

    > Inflow

    > Flow Direction

    Cylindrical Components

    Inflow/Outflow Boundary Templates

    > Inflow

    > Flow Direction (a,r,t)

    1,0,0

    Inflow/Outflow Boundary Templates

    > Outflow

    > Mass Flow

    Per Component

    Inflow/Outflow Boundary Templates

    > Outflow

    > Mass Flow Rate

    0,167 [kg s^-1]

    Solver Parameters

    (Selected)

    Solver Parameters

    > Convergence Control

    Physical Timescale

    Solver Parameters

    > Physical Timescale

    0,0002 [s]


    Zostaw inne ustawienia na wartościach domyślnych.

  2. Kliknij Next.

7.1.4. Określenie interfejsów pomiędzy domenami

CFX-Pre spróbuje stworzyć właściwe interfejsy używając nazw regionów znajdujących się pod Region Information w panelu Component Definition.

  1. W panel Interface Definition zweryfikuj czy każdy z interfejsów został ustawiony właściwie. Wybierz interfejs wylistowany w widoku drzewa projektu a następnie zrewiduj powiązane ustawienia ( pokazane w dolnej części panelu) i podświetlone regiony w przeglądarce.
    Jeżeli w przeglądarce nie pojawią się żadne podświetlone regiony, upewnij się, że podświetlenie jest włączone w pasku narzędzi przeglądarki.
  2. Kliknij Next

7.1.5. Określanie warunków brzegowych 

CFX-Pre spróbuje stworzyć odpowiednie warunki brzegowe używając nazw regionów znajdujących się pod Region Information w panelu Component Definition.

  1. W panelu Boundary Definition zweryfikuj czy każdy warunek brzegowy został ustawiony poprawnie; wybierz warunki brzegowe wylistowane w widoku drzewa a następnie przejrzyj powiązane ustawienia i podświetlone regiony.

    Później, skasujesz warunek brzegowy R1 Blade w trybie ogólnym (General mode) po stworzeniu interfejsu płyn-bryła lita (fluid-solid) na łopatce.
  2. Kliknij Next

7.1.6. Ustawienie Final Operations

  1. W panelu Final Operations ustaw opcję Operation na Enter General Mode.
  2. Kliknij Finish.

7.2. Definiowanie pełnych regionów (solid region) używając trybu General Mode

Będziesz musiał stworzyć litą domenę dla łopatki poprzez zrobienie interfejsu płyn-bryła (fluid-solid) w trybie ogólnym General mode.

7.2.1. Określanie domen

  1. W szkicu drzewa projektu kliknij prawym przyciskiem myszy Simulation > Flow Analysis 1 i wybierz Insert > Domain.
  2. W oknie dialogowym Insert Domain wpisz w pole NameSolid Blade.
  3. Kliknij OK.
  4. Skonfiguruj poniższe ustawienia stworzonej domeny Solid Blade

     

    Tab

    Setting

    Value

    Basic Settings

    Location and Type

    > Location

    B24

    Location and Type

    > Domain Type

    Solid Domain

    Solid Definitions

    Solid 1

    Solid Definitions

    > Solid 1

    > Material

    Steel

    Domain Models

    > Domain Motion

    > Option

    Rotating

    Domain Models

    > Domain Motion

    > Angular Velocity

    22360 [rev min^-1]

    Domain Models

    > Domain Motion

    > Axis Definition

    >Option

    Coordinate Axis

    Domain Models

    > Domain Motion

    > Axis Definition

    > Rotation Axis

    Global Z

    Solid Models

    Heat Transfer

    > Option

    Thermal Energy

  5. Kliknij OK.

7.2.2. Określanie warunków brzegowych

Nie musisz tworzyć warunków brzegowych dla domeny litej/pełnej (solid domain), dlatego, że interfejsy utworzą warunki brzegowe za ciebie. Jedyną płaszczyzną, która musi zostać zdefiniowana jest powierzchnia spód łopatki na piaście. Musisz przejrzeć domyślny warunek brzegowy, dlatego, że później będzie on obrazował spód łopatki po tym jak wszystkie interfejsy zostaną określone.

  1. W szkicu drzewa projektu kliknij prawym przyciskiem Simulation > Flow Analysis 1 > Solid Blade > Solid Blade Default i wybierz Edit.
  2. Skonfiguruj poniższe ustawienia panelu Solid Blade Default:

    Tab

    Setting

    Value

    Basic Settings

    Boundary Type

    Wall

    Boundary Details

    Heat Transfer

    > Option

    Adiabatic

  3. Kliknij OK.

7.2.3. Określanie interfejsów domeny

Interfejs jest wymagany pomiędzy dwiema siatkami na powierzchni łopatki.

  1. W szkicu widoku drzewa projektu kliknij prawym przyciskiem myszy Simulation > Flow Analysis 1 i wybierz Insert > Domain Interface.
  2. W oknie dialogowym w opcji Insert Domain Interface ustaw pole nazwy Name na: R1 to Solid Blade.
  3. Kliknij OK.
  4. Skonfiguruj poniższe ustawienia interfejsu R1 to Solid Blade:

     

    Tab

    Setting

    Value

    Basic Settings

    Interface Type

    Fluid Solid

    Interface Side 1

    > Domain (Filter)

    R1

    Interface Side 1

    > Region List

    BLADE

    Interface Side 2

    > Domain (Filter)

    Solid Blade

    Interface Side 2

    > Region List

    F29.24, F30.24, F31.24, F32.24, F49.24

    Interface Models

    > Option

    General Connection

    Mesh Connection

    Mesh Connection Method

    > Mesh Connection

    > Option

    Automatic

  5. Kliknij OK.


    Wiadomość ostrzegawcza pojawi się zawiadamiając, że region dla R1 Blade został już określony, jako warunek brzegowy.

  6. W szkicu widoku drzewa projektu kliknij prawym przyciskiem myszy Simulation >Flow Analysis 1 > R1> R1 Blade i wybierz Delete.

    Wiadomość ostrzegawcza zniknie.

  7. Zakończ CFX-Pre.

    Aby to zrobić, w głównym menu wybierz File > Close CFX-Pre.

  8. Powróć do widoku projektu Project Schematic.

8. Uzyskiwanie rozwiązanie używając CFX-Solver Manager

Wygeneruj rozwiązanie dla symulacji CFD, którą przygotowałeś:

  1. W bloku systemowym CFX kliknij prawym przyciskiem myszy komórkę Solution i wybierz  Update.
    Po pewnym czasie, rozwiązanie CFD zostanie wygenerowane. Jeżeli wskaźnik stanu procesu jest niewidzialny możesz go wyświetlić klikając na przycisk  lub by zobaczyć szczegółowe rozwiązanie naciśnij prawym przyciskiem komórkę Solution i wybierz Display Monitors.
  2. Po tym jak rozwiązanie zostało wygenerowane powróć do widoku projektu Project Schematic.

9 Podglądanie wyników używając CFD-Post

CFD-Post pozwala podejrzeć rezultaty na wiele sposobów wliczając tabele, wykresy i rysunki. Możesz zaprezentować wyniki w postaci raportu, który może zostać wyświetlony z poziomu CFD-Post lub exportowany do innej aplikacji/ innego typu pliku zewnętrznego obsługiwanego z poziomu programu zewnętrznego (np. plik pdf).

Stwórz raport i zweryfikuj niektóre z wyników według następujących kroków:

  1. W bloku systemowym CFX kliknij prawym przyciskiem myszy komórkę Results i wybierz Edit.
    CFD-Post otwiera się.
  2. W CFD-Post wybierz File >Report >Report Templates
  3. W oknie dialogowym Report Templates wybierz Centrifugal Compressor Rotor Report i kliknij Load.
  4. W szkicu widoku drzewa projektu kliknij prawym przyciskiem myszy Report>Compressor Performance Results Table i wybierz Edit
    Ta tabela pokazuje pomiary własności aerodynamicznych włącznie z wymaganą mocą i sprawnościami.
  5. Kliknij prawym przyciskiem Report > Blade Loading Span 50 i wybierz Edit.
    Jest to wykres ciśnienia od odległości liczonej zgodnie z kierunkiem linii prądu po stronie nad i podciśnieniowej łopatki w połowie rozpiętości.
  6. Kliknij prawym przyciskiem myszy Report > Streamwise Plot of Pt and P i wybierz Edit.
    Jest to wykres odchylenia ciśnienia i ciśnienia całkowitego od kierunku linii prądu.
  7. Kliknij prawym przyciskiem myszy Report > Velocity Streamlines Stream Blade Te View  i wybierz Edit.
  8. Aby zobaczyć pełen raport kliknij etykietę Report Viewer umiejscowioną obok prawego dolnego rogu okna.
    Wygenerowany raport obejmie wszystkie rysunki/ryciny dostępne pod etykietą Report w drzewie projektu. Raport ten może być widoczny z poziomu CFD-Post lub wyeksportowany do zewnętrznego pliku z rozszerzeniem .html lub .txt.
    Zauważ, że jeżeli odwiedziłeś etykietę Report Viewer przed wczytaniem szablonu lub w jakikolwiek inny sposób dokonałeś zmian wpływających na określenie raportu po pierwszym odczycie raportu, musisz kliknąć przycisk w Report Viewer, aby zaktualizować wyświetlany raport.
  9. Zakończ CFD-Post.
    Aby to zrobić, w głównym menu wybierz File > Close CFD-Post.
  10. Powróć do widoku projektu Project Schematic.

10. Symulowanie własności strukturalnych używając Static Structural

Ta sekcja opisuje kroki niezbędne do symulacji naprężeń strukturalnych i odkształceń na łopatce ze względu na obciążenia ciśnienia i temperatury z analizy aerodynamicznej. 

  1. Rozwiń Analysis Systems w widoku przybornika i przeciągnij Static Structural  do komórki Model bloku systemowego Mechanical Model w widoku projektu Project Schematic.
    W widoku projektu Project Schematic blok systemowy Static Structural otwiera się i oczekuje nadania nazwy.
  2. Wciśnij Enter, aby zaakceptować domyślną nazwę.
  3. Przeciągnij komórkę Solution z bloku systemowego CFX do komórki Setup bloku systemowego Static Structural.
    Powoduje to, że dane z symulacji CFD mogą zostać wykorzystane w analizie strukturalnej.
  4. W bloku systemowym Static Structural kliknij prawym przyciskiem myszy komórkę Setup i wybierz Edit.

Aplikacja Mechanical się otworzy.

Kilka kolejnych sekcji przeprowadzi Cię poprzez kroki do stworzenia symulacji strukturalnej z efektami inercji w ruchu obrotowym oraz bez.

10.1 Symulowanie własności strukturalnych bez prędkości obrotowej

System Static Structural zostanie użyty, aby stworzyć symulację bez obciążeń inercyjnych.

10.1.1. Importowanie obciążeń 

  1. W aplikacji Mechanical w szkicu drzewa projektu kliknij prawym przyciskiem myszy Project > Model (D4,E4) > Static Structural (D5) > Imported Load(Solution) i wybierz Insert > Pressure.
    Po chwili Project > Model (D4,E4) > Static Structural (D5) > Imported Load (Solution) > Imported Pressure pojawi się i będzie zaznaczone.
  2. W widoku szczegółowym kliknij na pole obok Scope > Geometry gdzie jest napisane: No Selection.
  3. W przeglądarce kliknij prawym przyciskiem myszy i wybierz Select All.
    Alternatywnie w głównym menu wybierz Edit > Select All.
  4. W przeglądarce kliknij prawym przyciskiem myszy i wybierz View > Bottom.
  5. Przytrzymaj Ctrl i wybierz długą cienką powierzchnię łopatki, która znajduje się na początku wyświetlonej geometrii.
    Jest to powierzchnia, która jest przymocowana do pokrywy.
  6. W widoku szczegółowym kliknij Apply w pole obok Scope > Geometry.
    Pole obok Scope > Geometry powinno teraz wyświetlać 5 powierzchni. Wybrałeś wypełnioną powierzchnię modelu, na której dane CFD ciśnienia będą zastosowane.
  7. Ustaw Transfer Defenition > CFD Surface na R1 to Solid Blade Side 1.
    Wybrałeś teraz warunek brzegowy CFD, z którego zostaną pobrane dane ciśnienia CFD. Zrobisz to samo dla temperatury bryły.
  8. W szkicu widoku projektu kliknij prawym przyciskiem myszy Project > Model (D4,E4) > Static Structural (D5) > Imported Load(Solution) i wybierz Insert > Body Temperature.
  9. W widoku szczegółowym kliknij na pole obok Scope > Geometry, gdzie jest napisane: No selection.
  10. W przeglądarce kliknij prawym przyciskiem myszy i wybierz Select All.
  11. W widoku szczegółowym kliknij Apply w polu obok Scope > Geometry.
    Pole obok Scope > Geometry powinno teraz wyświetlać 1 bryłę. Wybrałeś teraz wypełniony model, na którym dane temperatury CFD będą zastosowane.
  12. Ustaw Transfer Definition > CFD Domain na Solid Blade.
    Wybrałeś teraz domenę CFD, z której zostaną pobrane dane temperatury CFD.
  13. W szkicu widoku projektu kliknij prawym przyciskiem myszy Project > Model (D4,E4) > Static Structural (D5) > Imported Load (Solution) i wybierz Import Load.
    Poczekaj, aż aplikacja Mechanical odwzoruje obciążenia.
  14. Aby zweryfikować, czy dane ciśnienia i temperatury zostały zastosowane właściwie dla łopatki, podejrzyj : Imported Pressure > Imported Load Transfer Summary i potem  Imported Body Temperature > Imported Load Tramsfer Summary pod Project > Model (D4,E4)>Static Structural (D5) > Imported Load (Solution).


    Drobna rozbieżność pokazana w podsumowaniu transferu obciążeń dla zaimportowanego ciśnienia jest 
    spowodowana różnicą w siatce tworzonej w TurboGrid oraz Mechanical. W ogólności dokładne zmapowanie wymaga tego, aby elementy powierzchni siatki pasowały. 

10.1.2. Określanie podpór

  1. W szkicu widoku drzewa projektu kliknij prawym przyciskiem myszy Project > Model (D4,E4) > Static Structural (D5) i wybierz Insert > Fixed Support.
  2. W przeglądarce kliknij prawym przyciskiem myszy i wybierz View > Bottom.
  3. Wybierz długą cienką powierzchnię łopatki, która jest z przodu wyświetlonej geometrii.
  4. W widoku szczegółowym kliknij Apply w polu obok Scope > Geometry.

Powierzchnia, którą wybrałeś jest od teraz połączona z piastą.

10.1.3. Uzyskiwanie rozwiązania

  1. W szkicu drzewa projektu kliknij prawym przyciskiem myszy Project > Model (D4,E4) > Static Structural (D5) > Solution (D6) i wybierz Insert > Stres> Equivalent (von-Mises).
  2. Kliknij prawym przyciskiem mszy Project > Model(D4,E4)> Static Structural (D5) > Solution (D6) i wybierz Insert > Deformation > Total.
  3. Kliknij prawym przyciskiem myszy Project > Model (D4,E4) > Static Structural (D5) > Solution (D6) i wybierz Solve.
    Alternatywnie w pasku narzędzi kliknij .
    Poczkaj, aż solver zakończy zadanie.
  4. Wybierz Project > Model (D4,E4) > Static Structural (D5) >Solution (D6) > Equivalent Stress, aby przygotować się do przeanalizowania wyników naprężeń von-Mises`a.
  5. W widoku wykresu (Graph) kliknij Play, aby uruchomić animację fizycznych odkształceń łopatki wraz z powiązanymi wynikami naprężeń von-Mises`a.   
  6. W szkicu drzewa projektu wybierz Project > Model (D4,E4) > Static Structural (D5) > Solution (D6)>Total Deformation aby przygotować się do analizy wyników odkształceń całkowitych.
  7. W widoku wykresu (Graph) kliknij Play aby uruchomić animację fizycznych odkształceń.
  8. Zakończ aplikację Mechanical.
    Aby to zrobić w głównym menu wybierz File > Close Mechanical.
  9. Powróć do widoku projektu Project Schematic.

10.2. Symulacja własności strukturalnych z prędkością obrotową

Ta sekcja pokazuje jak dodać efekty inercji spowodowane rotacją.   Skopiujesz istniejący blok systemowy Static Structural i użyj nowy blok systemowy, aby uzyskać rozwiązanie dla symulacji z efektami inercji wywołanymi ruchem obrotowym.

  1. W lewym górnym rogu bloku systemowego Static Structural kliknij prawym przyciskiem myszy i wybierz Duplicate.
    Drugi blok systemowy Static Structural pojawia się.
  2. Zmień nazwę nowo stworzonego bloku systemowego z Copy of Static Structural na With Rotation.
  3. W nowym bloku systemowym kliknij prawym przyciskiem myszy komórkę Setup i wybierz Edit.

Aplikacja Mechanical otwiera się.

10.2.1. Określanie obciążeń

Teraz określisz prędkość obrotową, jako obciążenie inercyjne.

  1. W aplikacji Mechanical w szkicu drzewa projektu (Outline) kliknij prawym przyciskiem myszy Project > Model (E4) > Static Structural (E5) i wybierz Insert> Rotational Velocity.
  2. W menu głównym wybierz Units > RPM.
  3. W widoku szczegółowym skonfiguruj poniższe ustawienia:

     

    Setting

    Value

    Definition

    > Define By

    Components

    Definition

    > Z Component

    22360

10.2.2.Uzyskiwanie rozwiązania 

  1. W szkicu drzewa projektu (Outline) kliknij prawym przyciskiem myszy Model (E4) > Static Structural (E5) > Solution (E6) i wybierz Solve.
    Poczekaj, aż solver zakończy swoje zadanie.
  2. Aby włączyć animację całkowitego odkształcenia lub równoważne naprężenie łopatki wybierz odpowiedni obiekt ( albo całkowite odkształcenie - Total Deformation lub równoważne naprężenie – Equivalent Stress) pod etykietą Project > Model (E4)>Static Structural (E5) > Solution (E6) i kliknij Play  w widoku wykresu (Graph).
  3. Zakończ aplikację Mechanical.
    Aby to zrobić w głównym menu kliknij File > Close Mechanical.
  4. Powróć do widoku projektu Project Schematic.
  5. W głównym menu wybierz File > Save.
    Alternatywnie w pasku narzędzi kliknij Save Project .
  6. Zakończ ANSYS Workbench.
    Aby to zrobić w głównym menu kliknij File > Exit.


  • No labels