Notice: Function _load_textdomain_just_in_time was called incorrectly. Translation loading for the lazy-loading-responsive-images domain was triggered too early. This is usually an indicator for some code in the plugin or theme running too early. Translations should be loaded at the init action or later. Please see Debugging in WordPress for more information. (This message was added in version 6.7.0.) in /wp-includes/functions.php on line 6121

Deprecated: Required parameter $walker follows optional parameter $depth in /wp-content/plugins/ubermenu/includes/menuitems/UberMenuItem.class.php on line 53

Deprecated: Required parameter $ref_id follows optional parameter $title in /wp-content/plugins/ubermenu/includes/menuitems/UberMenu_dummy_item.class.php on line 23

Deprecated: Required parameter $args follows optional parameter $depth in /wp-content/plugins/ubermenu/includes/UberMenuWalker.class.php on line 64

Deprecated: Required parameter $output follows optional parameter $depth in /wp-content/plugins/ubermenu/includes/UberMenuWalker.class.php on line 64

Deprecated: Required parameter $string_match follows optional parameter $paths in /wp-content/plugins/ubermenu/pro/diagnostics/diagnostics.php on line 255

Notice: Funkcja acf_get_value została wywołana nieprawidłowo. Advanced Custom Fields PRO - We've detected one or more calls to retrieve ACF field values before ACF has been initialized. This is not supported and can result in malformed or missing data. Learn how to fix this. Dowiedz się więcej: Debugowanie w WordPressie. (Ten komunikat został dodany w wersji 5.11.1.) in /wp-includes/functions.php on line 6121

Notice: Funkcja acf_get_value została wywołana nieprawidłowo. Advanced Custom Fields PRO - We've detected one or more calls to retrieve ACF field values before ACF has been initialized. This is not supported and can result in malformed or missing data. Learn how to fix this. Dowiedz się więcej: Debugowanie w WordPressie. (Ten komunikat został dodany w wersji 5.11.1.) in /wp-includes/functions.php on line 6121
Powierzchnia swobodna w analizie CFD na przykładzie Simcenter FLOEFD - Blog GMSystem

Powierzchnia swobodna w analizie CFD na przykładzie Simcenter FLOEFD

Obecnie standardową metodą, wykorzystującą nieruchomą siatkę do modelowania rozdziału faz jest tzw. metoda VOF (ang. Volume of Fluid). Metodę tę nazywamy również analizą z uwzględnieniem powierzchni swobodnej, pozwalającej na uwzględnienie w modelach numerycznych sił napięcia powierzchniowego. VOF (Volume of Fluid) pozwala na realizację wielu trudnych zagadnień obliczeniowych takich jak chlupotanie paliwa w zbiorniku, napełniania cieszą czy ruch statku na fali. W przypadku ruchomej powierzchni szczególną uwagę należy zwrócić na tworzenie siatki obliczeniowej (w miejscach rozdziału faz – na ogół cieczą i gazem) oraz definicję odpowiedniego kroku czasowego. Obydwa te parametry odgrywają kluczową rolę podczas właściwego analizowania zjawiska przy użyciu metody VOF. Tematem artykułu jest powierzchnia swobodna w analizie CFD na przykładzie napełniania cieczą kanistra oraz chlupotania paliwa w zbiorniku. Analizę wykonano w środowisku Simcenter FLOEFD. Przykłady analizowanych modeli zostały przedstawione na rys. 1.

Analizowany model kanistra posiada otwartą górę, wlot i środkową ścianę sięgającą do połowy wysokości z mniejszym otworem w ścianie.

. Geometrie analizowanego modelu (kanister oraz zbiornik paliwa)

Rys. 1. Geometrie analizowanego modelu (kanister oraz zbiornik paliwa)

Podczas modelowania tego zjawiska w środowisku Simcenter FLOEFD, dzięki jego prostocie i kreatorowi prowadzącemu nas krok po kroku przez cały proces symulacji, definiowano w oknie kreatora procesu parametry obliczeniowe zadania, w których skład wchodzi wybór dwóch typów faz (woda i powietrze), zastosowanie opcji free surface, definicja kierunku działania grawitacji oraz uwzględnienie analizy w czasie (czas końcowy symulacji oraz definicja kroku czasowego) rys.2

Włączenie opcji powierzchni swobodnej w kreatorze środowiska Simcenter FLOEFD oraz wybór dwóch typów medium dla jednego z przypadków obliczeniowych (kanister)

Rys. 2. Włączenie opcji powierzchni swobodnej w kreatorze środowiska Simcenter FLOEFD oraz wybór dwóch typów medium dla jednego z przypadków obliczeniowych (kanister)

Dodatkowo, w celu wykonania tego typu analizy pozostaje zdefiniowanie informacji dotyczących warunków początkowych (initial codition), rys. 3. Różnica pomiędzy analizowanymi modelami dotyczyła liczby procentowej początkowej frakcji (Concentrations) w analizowanym modelu. Definicja liczby procentowej typu frakcji i jej udziału procentowego dla modelu dotyczącego chlupotania paliwa zdefiniowana została w formie zapisu tabelarycznego (rys. 4).

Definicja warunków początkowych (initial codition) dla modelu kanistra

Rys. 3. Definicja warunków początkowych (initial codition) dla modelu kanistra

Definicja warunków początkowych (initial codition) w formie tabeli dla modelu zbiornika paliwa.

Rys. 4. Definicja warunków początkowych (initial codition) w formie tabeli dla modelu zbiornika paliwa

Kolejnym krokiem było przygotowanie siatki obliczeniowej dla dwóch analizowanych przypadków, które przedstawiono na rys. 5.

Przygotowana siatka obliczeniowa dla dwóch analizowanych przypadków

Rys. 5 Przygotowana siatka obliczeniowa dla dwóch analizowanych przypadków

Ostatnim etapem procesu obliczeniowego jest przeprowadzenie obliczeń i wygenerowanie wyników analizy. Postprocessing wyników obliczeń przedstawiono w formie rozkładu graficznego udziału procentowego frakcji w analizowanej objętości dla modelu zbiornika paliwa (rys. 6). Dodatkowo poniżej przedstawiono pełną animację chlupotania paliwa oraz napełniania zbiornika przy użyciu metody VOF.

 

Rozkład graficzny udziału procentowego frakcji wody oraz powietrza w objętości zbiornika paliwa dla czasu 0 i 20s.

Rys. 6. Rozkład graficzny udziału procentowego frakcji wody oraz powietrza w objętości zbiornika paliwa dla czasu 0 i 20s

Środowisko Simcenter FLOEFD pozwala na analizowanie zjawisk wielofazowych z uwzględnieniem metody VOF  i jest niewątpliwie idealną alternatywą dla innych drogich systemów dostępnych na rynku CFD.

Zastosowanie metody VOF na innych przykładach przedstawiono na poniższej animacji.

Opracował: Marek Rudy

 

Skontaktuj się z nami

Udostępnij: