Ansys 2022 R2

Перед началом работы настоятельно рекомендуем ознакомиться с правилами форума.

Сеточная сходимость (независимость) при движении газа в конструкции "труба в трубе" с вихревой структурой в межтрубном пространс

Alex00qq
Аватар пользователя Alex00qq

Добрый вечер. Нужна помощь в создании сетки (как думаю я).

Проблема - при увеличении количества ячеек возрастает значение потери давления в устройстве. Сеточная сходимость не достигается. 

P.S. увеличивать сетку в большую сторону, толку по всей видимости не придаст, потому что значение потери давления в устройстве при физическом эксперименте ниже.

 

Имеется трехмерная модель (рисунок 1 и рисунок 2). Геометрия простая. Имеется вход по центру и выход из межтрубного пространства.

Принцип действия - газ входит через отверстие по центру, далее движется вниз и распределяется по прямоугольным щелям и попадает в межтрубное пространство, где образуется множество вихрей, которые движутся в верхнюю часть устройства к выходу.

Немного геометрии: высота устройства - 130 мм, диаметр внеш. и внутр. трубы - 50 и 80 мм соответственно, ширина и высота прямоугольных щелей - 6 и 39 мм соответственно, диаметр каждого вихря в межтрубном пространстве - около 13 мм (рисунок 3).

 

Создание сетки: скорее всего слабое место. Внимание не уделялось. Генерация сетки производилась через "element size". Путем изменения "element size" количество ячеек варьировалось от 50к до 7кк. Как правило, результаты показывали, что разница давлений между входом и выходом растет. Например, рисунок 4 или 5. При этом пробовали и стационарный и нестационарный режимы. Результаты в принципе одинаковые между стационаром и нестационарном, но суть одна - больше ячеек - больше дельта П. По сути, параметр потери давления может расти, если вихревая структура рушится и в межтрубном пространстве идет хаос, но по визуализации потока вихревая структура имеется почти всегда, т.е. гипотеза, что сетка совсем кривая и поток газа формируется кривой - отклоняется. Отмечу, что вихревая структура подтверждена экспериментом, была создана лабораторная установка и подавался дым, вихри фиксировались. Также, следует отметить, что расчет секциями производить нельзя, потому что в межтрубном пространстве вихревая структура не всегда упорядоченная, т.е. некоторые вихри иногда ломаются, это и приводит к отклонениям дельта П на графике 4. При стационарном расчете тоже такие же отклонения фиксируются, там только будет не по времени, а по итерациям. К примеру, рисунок 5 это осредненные значения по итерациям, когда расчет вышел на квазистационар. Ну и как вихри пляшут при нестационаре, прикладываю видео на гугл диск (https://drive.google.com/file/d/1Wo4G4kpnXvlAfVNR3D3EanfoWdstJLtg/view?usp=sharing). Расчет производили на разных моделях (ламинар, k-w, k-e, transtion sst и др.) результаты +- одинаковые.

 

Проводили оценочный дополнительный экспериментальный расчет. Данная модель была распечатана на 3Д принтере. Результаты прикладываю на рисунке 6. Следует отметить, что тут значения приблизительно точные, потому что скорость определяли через потери давления в трубе Вентури, чтобы потом поток выравнивать перед исследуемым модулем еще устанавливали прямую трубу. Поэтому, ориентироваться на значения можно, но они могут немного отличаться от реальных (рисунок 6).

 

Скорее всего дело в сетке, поэтому просьба помочь с ее настройкой или дать иной совет. Прикладывай модель (уже проточную область Volume) в формате .scdoc - на гугл диск (https://drive.google.com/file/d/1WRwzX2nTCUSGrZxkl9N2LITv8UGRfLUh/view?usp=sharing). Если сможете настроить, то просьба прислать весь проект. Имеется интерес, как будете настраивать сетку в блоке Mesh. Inlet - по центру, Outlet - из межтрубного пространства.

 

P.S. также прикладываю рисунок 7 для демонстрации, например, на какой сетке производился расчет, тут 2кк.

ВложениеРазмер
Иконка изображения Рисунок 1, 2, 3121.66 КБ
Иконка изображения Рисунок 4 и 5143.06 КБ
Иконка изображения Рисунок 652.87 КБ
Иконка изображения Рисунок 7235.06 КБ
Alex00qq
Аватар пользователя Alex00qq

Моделирование в ansys fluent

Klyavlin
Аватар пользователя Klyavlin

Цитата:
Скорее всего дело в сетке, поэтому просьба помочь с ее настройкой или дать иной совет

Думаю, когда колеги из CFD подключатся к обсуждению, ответ будет однозначным - ANSYS Meshing для таких расчетов использовать нельзя, смотрите ICEM CFD  или Fluent Meshing 

an_rushin
Аватар пользователя an_rushin

Я бы посоветовал ANSA. В случае ICEM осторожней с гексой, она легко влияет на поток, лучше тетра в постановке делони. Прирост размера ячеек 1.12. Достаточной толщины пограничный слой.

Alex00qq
Аватар пользователя Alex00qq

Сетка и создавалась в fluent meshing. Воможно, я не уделил должное внимание ее настройке, т.к. я генерировал сетку через "element size", т.е., например вбивал 1 мм, и все элементы примерно были равны данному значению. Однако, создаваемая сетка при 2-5кк ячеек вроде бы относительно мелкая и нормально ложится для данной модели, но с результатами бред какой-то. Я пробовал сгущать сетку в районе щелей, суммарно выходило 7кк ячеек, но это ни к чему особо не привело по результатам.

Alex00qq
Аватар пользователя Alex00qq

Цитата:
Я бы посоветовал ANSA. В случае ICEM осторожней с гексой, она легко влияет на поток, лучше тетра в постановке делони. Прирост размера ячеек 1.12. Достаточной толщины пограничный слой.

Создание сетки в fluent уступает ANSA сильно? 

an_rushin
Аватар пользователя an_rushin

с счастью нет, оба сеткодела основываются на алгоритме делони. ANSA значительно упростил процесс создания сетки, уложив его буквально в пяток кликов, а тигрид от текучего как был столетней колодкой, так и осталься ей, к сожалению.

Alex00qq
Аватар пользователя Alex00qq

Цитата:
с счастью нет, оба сеткодела основываются на алгоритме делони. ANSA значительно упростил процесс создания сетки, уложив его буквально в пяток кликов, а тигрид от текучего как был столетней колодкой, так и осталься ей, к сожалению.

На ANSA особо тутуриилов вроде нет, постараюсь поискать тоже, спасибо

karachun
Аватар пользователя karachun

Добавить комментарий

Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии
Приложить файл

Максимальный размер файла: 999 МБ.
Допустимые типы файлов: txt doc docx xls xlsx pdf rar zip 7zip tar.