Сравнение моделирования многофазных течений со свободной поверхностью в Логос Аэро-Гидро и Ansys Fluent
В данной статье будет описан процесс решения задачи со свободной поверхностью в ЛОГОС Аэро-Гидро и сравнение получившихся результатов с ANSYS Fluent. Оба программных продукта применяются для численного моделирования физических процессов в инженерии и обладают широким набором функций.
ЛОГОС Аэро-Гидро является отечественным программным пакетом, разработанным для решения газо- и гидродинамических задач. Он имеет мощные возможности по моделированию многофазных течений, в частности течений со свободной поверхностью. Программа обладает интуитивным интерфейсом и достаточно широким набором модулей для проведения различных расчетов.
ANSYS является промышленным стандартом в области численного моделирования и расчета инженерных конструкций. Он также предоставляет возможности для расчетов многофазных течений, позволяет моделировать различные физические явления, такие как теплопередача, излучение и др. Программа обладает мощными инструментами по сеточно-генерационным операциям, анализу и визуализации результатов.
В инженерных задачах часто необходимо учитывать течение и взаимодействие нескольких фаз. Среди примеров таких задач:
- Течения в сепараторах;
- Расчет движения газовых или жидкостных скоплений в трубе;
- Течения в перемешивающих устройствах;
- Задачи с конденсацией/испарением.
В рамках данной статьи будет рассмотрен пример задачи с заполнением и опустошением бака. Для моделирования процесса в обоих пакетах будет использоваться модель VOF (Volume of fluid).
Описание задачи:
Необходимо смоделировать процесс подачи воды в бак и последующее вытекание ее через сливной патрубок. Задача выполняется в нестационарной постановке, в начальный момент времени в баке задавался определенный уровень воды. Также, по истечению некоторого времени подача воды в бак прекращается. Для решения задачи использовалась псевдо-2D постановка, с условиями симметрии на границах, перпендикулярных оси Z. Расход воды был принят 0,1 кг/с. В качестве схемы разрешения поверхности раздела фаз использовалась схема HRIC.
Подготовка сеточной модели:
Сеточная модель для расчета в ЛОГОС Аэро-Гидро была подготовлена в собственном сеточном построителе, для расчета в Fluent – с помощью Fluent Meshing. В обоих случаях использовался гексаэдрический тип элемента (рис. 2) с базовым размером элемента 1 мм.
Основные настройки расчета и сравнение результатов:
Для назначения начального распределения фаз и зависимости расхода от времени в «Логос Аэро-Гидро» использовался функционал «Формул», а именно:
Для распределения фаз:
ZC>0.21&XC>-0.028?1.0:0.0
Для расхода:
TIME<0.25?0.1:0.0
В Fluent для создания выражений использовался функционал Expressions. Получившееся начальное распределение фаз представлено на рис. 3.
Сравнение ЛОГОС и ANSYS
По итогу проведенных расчетов были получены картины распределения объемных долей фаз в различные моменты времени в обоих программных продуктах. Получившиеся картины представлены на рис. 4.
ЛОГОС Аэро-Гидро →
Ansys Fluent →
Из получившихся результатов можно видеть, что картины получились достаточно похожими. В Ansys Fluent граница раздела получилась более четкой, что обусловлено применением явной схемы для решения уравнений объемных долей фаз. Использование более подробной сетки в Логос Аэро-Гидро позволит достичь более схожих результатов с Ansys Fluent.
Заключение:
По итогам проведенного анализа можно сделать вывод, что отечественный продукт ЛОГОС Аэро-Гидро позволяет решать многофазные задачи со свободной поверхностью, при этом результаты получаются похожими на результаты Ansys Fluent.
Получить консультацию
Заполните форму прямо сейчас, и мы свяжемся с Вами!
* Обязательные поля для заполнения
Нажимая кнопку «Отправить», я даю согласие на обработку моих персональных данных
и согласен с политикой конфиденциальности
