Сравнение ЛОГОС и ANSYS в решении задач с деформируемыми сетками
В инженерных задачах часто встречаются движущиеся или деформирующиеся элементы, которые влияют на картину течения. Примеры таких задач включают:
– Перемещение поршня в цилиндре (автомобильная промышленность);
– Расширение и сжатие сосудов (медицина);
– Открытие и закрытие закрылков самолета (авиационная промышленность);
– Движение морских судов и плавучих платформ (судостроение).
Для корректного учета перемещения подвижных частей необходимо деформировать расчетный домен. Один из способов это сделать – перемещение и деформация ячеек сеточной модели для «поглощения» движения тела. В расчетном пакете Ansys Fluent этот метод называется «Smoothing».
В отечественном программном продукте для газодинамических расчетов ЛОГОС Аэро-Гидро также предусмотрена возможность деформации сеточной модели, называемая «Движение твердого тела».
В данной статье будет рассмотрен процесс решения задачи с перемещением поршня в цилиндре (рис. 1) в расчетных пакетах Ansys Fluent и ЛОГОС Аэро-Гидро.
Описание задачи
Необходимо провести анализ процессов сжатия и расширения воздуха, вызванных движением поршня в цилиндре. Задача является нестационарной, то есть параметры изменяются во времени. Скорость движения поршня составляет 0,1 м/с. Для воздуха применяется модель идеального газа.
Подготовка геометрии и сеточной модели
Для подготовки геометрии использовался пакет Spaceclaim. Внутренний объем конструкции был извлечен (рис. 2) и назначены основные границы для расчета. Цилиндрические границы будут деформироваться, а поверхности поршня – перемещаться.
Сеточная модель для расчета в Fluent была подготовлена с помощью Fluent Meshing, для расчета в ЛОГОС Аэро-Гидро – в собственном сеточном построителе. В обоих случаях использовался тетраэдрический тип элемента (рис. 3 и рис. 4).
Результаты расчета
Обработка результатов в Ansys Fluent проводилась в встроенном пост-обработчике, в ЛОГОС – в пост-процессоре ScientificView. На рис. 5 и 6 показаны поля давлений в конструкции при движении поршня вверх. В верхней части давление повышается (происходит сжатие), в нижней – понижается (происходит расширение). Также можно заметить, что в обоих пакетах деформированная сетка выглядит очень похоже, из чего можно сделать вывод, что ЛОГОС Аэро-Гидро можно использовать для решения подобных задач.
На рис. 7 и 8 представлены контурные графики скоростей (в направлении Y) в сечении для Fluent и ЛОГОС Аэро-Гидро. Можно заметить, что характер распределения и величины также очень похожи.
Заключение
По итогам проведенных расчетов можно сделать вывод, что отечественный продукт ЛОГОС Аэро-Гидро может служить аналогом Ansys Fluent в части расчетов с деформируемыми сетками (метод «Smoothing»).