Transcript Metody Komputerowe
CFD Ansys Fluent
Metody komputerowe jako dziedzina badań o charakterze interdyscyplinarnym Efektywność metod i algorytmów numerycznych ich złożoności obliczeniowej i realizacji komputerowych Precyzje sformułowań aproksymacyjnych badanie ich własności takich jak zbieżności czy dokładność Typowa dyscyplina naukowa lub inżynierska, np. mechanika płynów (interpretacja poszczególnych etapów rozważań)
Powstało wiele metod numerycznych, które umożliwiają rozwiązywanie zagadnień brzegowo-początkowych. Do głównych metod należą:
Metoda elementów skończonych , Metoda elementów brzegowych , Metoda różnic skończonych , Metody bez siatkowe , Metoda objętości skończonych lub objętości kontrolnych (obszarów kontrolnych).
Metoda objętości skończonych wykorzystywana w CFD„ANSYS Fluent”
Korzyści ze stosowania metod komputerowych we współczesnej nauce
-Wykonywanie obliczeń w dużej skali -Dostarczanie i interpretacja wyników -Sterowanie aparaturą -Sugerowanie teorii i eksperymentów -Wizualizacja zjawisk
Zastosowanie metod komputerowych na przykładzie oprogramowanie Ansys Fluent Metoda zastosowana w Ansys Fluent należy do dziedziny nazywanej obliczeniową mechaniką płynów (CFD - Computional Fluid Dynamics) obejmującej przepływ cieczy , ciepła i powiązanych zjawisk jak np. reakcji chemicznych.
Gdzie możemy stosować CFD?
Matematyka CFD Informatyka Mechanika płynów
Wszędzie ! ( I tak powstały modele pogodowe...)
-Aerodynamika pojazdów i samolotów -Hydrodynamika statków -Przemysł ciężki (optymalizacja procesów hutniczych) -Procesy chemiczne -Inżynieria środowiska (rozprzestrzenianie się zanieczyszczeń) -Inżynieria biomedyczna (przepływ krwi przez żyły i tętnice)
Zastosowanie w przemyśle
Biomedyczny Chemiczny Elektroniczny Energetyczny Motoryzacyjny Lotniczy Wydobywczy i metalurgiczny Naftowy i Gazowniczy
Schemat symulacji w Ansys Fluent złożonych z 3 podstawowych elementów obliczeń komputerowych
KEY FACTS Rozwiązanie problemu przepływu jest (prędkość ,ciśnienie ,temperatura) zdefiniowane w węzłach każdego elementu Dokładność rozwiązania zależy od ilości elementów w siatce, ogólnie czym więcej elementów tym dokładniejsze rozwiązanie.
Gęstsza siatka przekłada się bezpośrednio nie tylko na dokładność rozwiązywania ale i jego koszt (moc obliczeniowa komputera i czas obliczeń).
Ponad 50% czasu użytkownika poświęcane jest tworzeniu modelu geometrycznego i generowaniu siatki!
Przykład 1 Transport ciepła w Ciale stałym Warunek Brzegowy typu Neumanna J = -100 [W/m2] T= 400 K Warunek Brzegowy typu Dirichlet T= 300 K
Ansys - Równanie bilansu Energii
t
(
k
T
)
S h k T
)
x
x
T
x
y
y
T
y
z
z
T
z
Przykład 2. Przepływ (laminarny) wymuszony
Prędkość wymuszona na wlocie 0.1[ m/s] Ciśnienie na wylocie Ciecz :Woda Ciało stałe
1526
Równania zachowanie masy i momentu pędu
Mass conservation
(Ansys Fluent)
Momentum conservation
20
Przykład 3 FIA – Wstrzykowa analiza przepływowa We wstrzykowej analizie przepływowej niewielka , ściśle określona, objętość próbki zostaje wprowadzona w postaci dyskretnego pasma do przepływającego przez przewód ciągłego strumienia nośnika.
Próbką bądź produkt jej reakcji , przepływając wraz z roztworem nośnym dociera do detektora przepływowego w którym mierzona jest wielkość fizykochemiczna proporcjonalna do stężenia oznaczonej substancji.
Na podstawie wcześniej przeprowadzonej kalibracji możliwe jest wyznaczenie jeje dokładnego stężenia.
V
FIA – Wstrzykowa analiza przepływowa