2. Задание неадиабатичной ppdf модели горения.

Задание схемы дифференциации Изменим схему дифференциации (convection term differencing scheme) на схему первого порядка для уравнений неадиабатичного PPDF, момента, энтальпии и турбулентности.

Выберите папку «Неадиабатичный PPDF» (Non-Adiabatic PPDF) и в окне свойств (Properties) измените свойство «Конвекция» (Convection) на «1-ый порядок» (1st-order).

Проделайте то же самое для папок «Разделенное течение» (Segregated Flow), «Разделенный расчет энтальпии» (Segregated Fluid Enthalpy) и «Стандарная модель K-Epsilon» (Standard K-Epsilon).

 Сохраните задачу .

Задание начальных условий.

Изменим начальную температуру на 600 К.

 Выберете папку «Континуумы > Физический континуум 1 > Начальные условия > Статическая температура > Константа» (Continua > Physics 1 > Initial Conditions > Static Temperature > Constant). Задайте свойство «Значение» (Value) как 600 К.

Задание свойств потока топлива и окислителя.

Для задания свойств потока топлива:

 Откройте папку «Континуумы > Физический континуум 1 > Управление потоками жидкости» (Continua > Physics 1 > Fluid Stream Manager).

 Выберите папку «Поток топлива» (Fuel Stream). В окне свойств (Properties) задайте свойство «Температура потока» (Temperature of the stream) как 350 К.

Нажмите правой кнопкой мыши на папку «Поток топлива > Компоненты» (Fuel Stream > Components) и выберите «Добавить компонент потока > C7H8» (Add Fluid Stream Component > C7H8). В окне свойств (Properties) задайте свойство «Массовая доля» (Mass Fraction) как 1.0.

Для задания свойств потока окислителя:

 Выберите папку «Поток окислителя» (Oxidizer Stream). В окне свойств (Properties) задайте свойство «Температура потока» (Temperature of the stream) как 600 К.

 Нажмите правой кнопкой мыши на папку «Поток окислителя > Компоненты» (Oxidizer Stream > Components) и выберите «Добавить компонент потока > N2» (Add Fluid Stream Component > N2). В окне свойств (Properties) задайте свойство «Массовая доля» (Mass Fraction) как 0.767.

Аналогичным способом добавьте в поток окислителя второй компонент О2 и измените его массовую долю (Mass Fraction) на 0.233.

Билет № 18

События — связаны с изменением состояния системы и ее объектов. События обеспечивают прерывистость процесса. Процесс представляется из набора активностей и пассивностей. Начало каждой активности связано с возникновением события в системе По способу взаимодействия с пользователем имитационные модели могут быть автоматическими (не требую­щими вмешательства исследователя после определения режима моделирования и задания исходных данных) и интерактивными (предусматривающими диалог с пользователем в том или ином режиме в соответствии со сценарием моделирования). Отметим, что моделирование сложных систем, относящихся, как уже отме­чалось, к классу эргатических систем, как правило, требует при­менения диалоговых моделей.

Различают два механизма системного времени:

• задание времени с помощью постоянных временных интерва­лов (шагов);

• задание времени с помощью переменных временных интерва­лов (моделирование по особым состояниям).

При реализации первого механизма системное время сдвигается на один и тот же интервал (шаг моделирования) независимо от того, какие события должны наступать в системе. При этом наступ­ление всех событий, имевших место на очередном шаге, относят к его окончанию.

При моделировании по особым состояниям системное время каждый раз изменяется на величину, соответствующую интервалу времени до планируемого момента наступления следующего события, т.е. события обрабатываются поочередно, каждое «в свое время». Если в реальной системе какие-либо события наступают одновременно, это фиксируется в модели. Для реализации этого механизма требуется специальная процеду­ра, в которой отслеживаются моменты времени наступления всех собы­тий и из них выделяется ближайшее по времени. Такую процедуру назы­вают календарем событий.

Существует не столь распространенная разновидность механизма моделирования по особым состояниям, предусматривающая возмож­ность изменения порядка обработки событий, так называемый меха­низм моделирования с реверсированием (обращением) шага по времени. Согласно этому механизму, все события в системе разбиваются на два класса: фазовые и простые. К первым относят события, порядок моделирования которых нельзя изменять во избежание нарушения причинно-следственных связей в моделируемой системе. Остальные события относят к простым. Таким образом, сначала моделируют очередное фазовое событие, а затем все простые события до этого фазового, причем в произвольном порядке.

Механизм системного времени с постоянным ша­гом легко реализуем: достаточно менять временную координату на фиксированный шаг и проверять, какие события уже наступили.

Метод фиксированного шага целесообразно применять в сле­дующих случаях:

• события в системе появляются регулярно;

• число событий велико;

• все события являются для исследователя существенными (или заранее неизвестно, какие из них существенны).

Механизм с переменным шагом по времени требует наличия специального программного средства, способного определять интервал временного сдвига до очередного особого со­стояния, что осложняет его реализацию.

Вопрос о том, каким же механизмом системного времени вос­пользоваться, решается путем анализа достоинств и недостатков каждого механизма применительно к конкретной модели и требует от разработчика высокой квалификации. В некоторых моделях ис­пользуют комбинированные механизмы системного времени в це­лях исключения перечисленных недостатков.

Создание плоского сечения и сцен для визуализации результатов

Теперь мы создадим плоское сечение через часть, которое будет использоваться для отображения скалярных и векторных величин во время работы решателя.

Нажмите правой кнопкой мыши на папку «Производные части» (Derived Parts) и выберите «Новая часть > Сечение > Плоскость» (New Part > Section >Plane).

В окне cylinder появится диалоговое окно «Создание сечения» (Create Section).

Зададим точные значения для определения плоскости сечения.

Убедитесь, что в группе «Вводимые части» (Input Parts) установлено Body 1.

В группе «Параметры плоскости» (Plane Parameters) выполните следующее:

Задайте начало отсчета как [0., 0., 0.02] m.

Задайте вектор нормали как [0, 0, 1] m.

В группе «Отображение» (Display), выберите «Нет окна отображения» (No Displayer).

Диалоговое окно «Создание сечения» (Create Section) теперь должно выглядеть следующим образом:……

Нажмите «Создать» (Create), затем «Закрыть» (Close).

В папке «Производные части» (Derived Parts) появится новая часть с именем plane section.

После выбора этой части в дереве моделирования отобразится следующая сцена:…….

Сохраните задачу

Настройка скалярных сцен (Setting Up Scalar Scenes)

Создадим две скалярные сцены:

 Контур величины скорости.

 Контур Y+ стенки.

Контур величины скорости (Velocity Magnitude Contour)

Создайте скалярную сцену для отображения контура величины скорости на плоскости сечения.

Нажмите правой кнопкой мыши на папку «Сцены» (Scenes) и выберите «Новая сцена > Скаляр» (New Scene > Scalar

Переименуйте папку «Скалярная сцена 1» (Scalar Scene 1) на «Скорость» (Velocity).

Выберите папку «Окна отображения > Контур 1» (Displayers > Outline 1) и отметьте галочкой свойство «Поверхность» (Surface).

Выберите папку «Окна отображения > Контур 1 > Части» (Displayers > Outline 1 > Parts). На кнопку пользовательского редактора справа от свойства «Части» (Parts).

В диалоговом окне «Части» (Parts) откройте папку «Области > Тело 1» (Regions > Body 1) и уберите галочки напротив папок «Свободный поток» (Freestream) и «Симметрия» (Symmetry).

Нажмите ОК.

Выберите папку «Окна отображения > Скаляр 1» (Displayers > Scalar 1) и установите свойство «Тип контура» (Contour Style) на «Плавно залитый» (Smooth Filled).

Выберите папку «Окна отображения > Скаляр 1 > Части» (Displayers > Scalar 1 > Parts) и нажмите справа от свойства «Части» (Parts).

В диалоговом окне «Части» (Parts) откройте папку «Производные части»

(Derived Parts) и выберите папку плоскость сечения.

Нажмите ОК для подтверждения выбора части.

Выберите папку «Окна отображения > Скаляр 1 > Скалярная переменная» (Displayers > Scalar 1 > Scalar Field), нажмите справа от свойства «Переменная» (Function) и выберите «Скорость > Величина» (Velocity > Magnitude) из списка.

Задайте свойство «Максимум» (Max) как 5.

Установите свойство «Отсечение» (Clip) на «Выключено» (Off).

Используйте кнопки мыши, как описано выше, чтобы установить угол обзора, масштаб и позицию изображения приблизительно так, как показано на рисунке ниже.

Сохраните данный вид.

Нажмите на кнопку «Сохранить-Восстановить-Выбрать виды» (Save- Restore-Select views) и выберите «Сохранить данный вид» (Store Current View).

Контур Y+ стенки (Wall Y+ Contour)

Создайте новую скалярную сцену и переименуйте ее в Wall Y+.

Откройте вкладку «сцена/рисунок» (scene/plot).

Выберите папку «Окна отображения > Контур 1 > Части» (Displayers > Outline 1 > Parts).

В окне свойств (Properties) нажмите на кнопку пользовательского редактора справа от свойства «Части» (Parts), откройте папку «Области > Тело 1» (Regions > Body 1) и уберите галочки напротив папок «Свободный поток» (Freestream) и «Симметрия» (Symmetry).

Нажмите ОК для подтверждения выбора чисти.

Выберите папку «Окна отображения > Скаляр 1 > Части» (Displayers > Scalar 1 > Parts) и нажмите на кнопку пользовательского редактора справа от свойства «Части» (Parts).

В диалоговом окне «Части» (Parts) откройте папку «Области > Тело 1» (Regions > Body 1) и выберите папку Cylinderwall.

Нажмите ОК для подтверждения выбора части.

Выберите папку «Окна отображения > Скаляр 1 > Скалярная переменная» (Displayers > Scalar 1 > Scalar Field) и установите свойство «Переменная» (Function) на «Y+ стенка» (Wall Y+).

Нажмите на кнопку «Сохранить-Восстановить-Выбрать виды» (Save- Restore-Select views) и выберите «Восстановить вид > Вид 1» (Restore View > View 1).

Используя кнопки мыши, установите угол обзора, масштаб и позицию модели приблизительно так, как показано на рисунке ниже.

Установка критерия остановки (Setting Stopping Criteria)

Зададим критерий остановки.

Откройте папку «Критерий остановки» (Stopping Criteria) и выберите «Максимальное количество шагов» (Maximum Steps). Задайте «Максимальное количество шагов» (Maximum Steps) как 200.

Сохраните задачу

Запуск расчета (Running the Simulation)

Тепер расчет готов к запуску.

Запустите расчет, нажав на кнопку «Выполнить» (Run) в панели «Решение» (Solution).

Решение будет длиться 200 итераций. По изображению невязок и других графиков видно небольшое колебание в среднем сечении. Очевидно, что стационарное решение не соответствует реальной физике задачи; необходимо выполнить нестационарное решение. Стационарное решение проводится с целью подготовки сетки перед началом полного нестационарного решения.

Сохраните задачу .

Просмотр результатов (Viewing the Results)

Контур величины скорости (Velocity Magnitude Contour)

Отобразится следующая сцена:………

Рисунок сверху демонстрирует поле волнового следа.

Контур пристеночного Y+ (Wall Y+ Contour)

Должна отобразиться следующая сцена:……..

По рисунку видно, что значения пристеночного Y+ вездзе ниже 1.

Закройте сцену пристеночного Y+ (Wall Y+) в графическом окне (Graphics).