4 POČÍTAČOVÉ MODELY DETERMINISTICKÉ. VYUŽITÍ SLOŽITÉ OKRAJOVÉ PODMÍNKY V SIMULAČNÍM MODELU

Transkript

1 4 POČÍTAČOVÉ MODELY DETERMINISTICKÉ. VYUŽITÍ SLOŽITÉ OKRAJOVÉ PODMÍNKY V SIMULAČNÍM MODELU Počítačové modely deterministické využívající numerickou metodu konečných prvků (MKP). Tvorba simulačního modelu se složitou okrajovou podmínkou s využitím prostředků výpočetního systému Cosmos/M. Modelování přenosu tepla z pohybujícího se tepelného zdroje do vzorku materiálu. Použití nadstavbového software pro přípravu časově i prostorově proměnné okrajové podmínky na zatěžovaném povrchu vzorku. 1

2 4.1 CÍL CVIČENÍ Seznámit se s problematikou povlakových tepelných bariér (TBC thermal barrier coating), plazmovým nástřikem a tepelným zatěžováním TBC. Blíže se seznámit se simulačním modelem dynamického tepelného zatěžování vzorků TBC, který se používá pro vyhodnocení účinnosti TBC při nízkých teplotách. Provést porovnání teplot ve vzorku s TBC získaných experimentálně a z počítačového modelu pro již nalezený přestup tepla z hořáku do vzorku. Provést simulaci dynamického tepelného zatěžování vzorků TBC při 5 cyklech (periodách) pojezdu hořáku nad vzorkem po stejné trati pro dva různé přestupy tepla do vzorku. Vzájemně porovnat obě varianty simulace. 4.2 TEPELNÉ PROCESY V TBC PŘI PŮSOBENÍ TEPELNÉHO RÁZU VEŠKERÉ INFORMACE JSOU UVEDENY V PREZENTACI KE CVIČENÍ Problematika TBC Motivace, struktura, funkce, vytváření a použití TBC Plazmový nástřik TBC Příprava vzorku, technologie plazmového nástřiku, nástřikové materiály Tepelné zatěžování TBC Tepelné zatěžování Technologie zatěžování, statické a dynamické zatěžování, měření při zatěžování Emisivita materiálů Emisivita materiálů ve spektrálním rozsahu 7,5 13 m a 0,8 1,8 m Teploty při dynamickém tepelném zatěžování Teploty měření termočlánky a měřené termovizní kamerou Tepelně izolační účinnost TBC při nízkých teplotách Dynamické zatěžování 2

3 4.2.4 Simulační model dynamického tepelného zatěžování vzorků TBC Popis simulačního modelu geometrie, výpočetní síť, počáteční podmínky, příprava a zadávání okrajových podmínek, nastavení parametrů výpočtu. V nadstavbovém software Def_Cos_OP je připraven skriptový soubor, který se následně spouští ve výpočetním systému Cosmos/M a zahrnuje tvorbu simulačního modelu, výpočet a částečné vyhodnocení výsledků. Specifické vyhodnocení výsledků odlišné pro jednotlivé samostatné úkoly se provádí ručně. 4.3 POUŽÍVANÝ SOFTWARE Nadstavbový software Def_Cos_OP Software Def_Cos_OP tvoří ve spolupráci s výpočetním systémem Cosmos/M simulační model tepelného procesu ohřevu vzorku při nástřiku nebo tepelném zatěžování. Prostřednictvím Def_Cos_OP se zadávají vstupní data a připravuje se složitá okrajová podmínka na zatěžovaném povrchu vzorku Výpočetní systém Cosmos/M Cosmos/M je modulární výpočetní systém založený na metodě konečných prvků vyvinutý firmou SRAC Structural Research and Analysis Company, nyní součástí výpočetního systému Cosmos DesignStar firmy Solidworks. Celý systém má rozsáhlé možnosti použití při výpočtech tepelných, mechanických, únavových, optimalizačních, elektromagnetických aj. analýz. Úplná modularita umožňuje získat a provozovat pouze potřebné moduly. Podrobnější informace o software Cosmos/M je možné získat v programové dokumentaci (manuálu) tohoto systému. 4.4 MODELOVÁNÍ TEPELNÉHO PROCESU PŘI DYNAMICKÉM ZATĚŽOVÁNÍ POVLAKOVÝCH TEPELNÝCH BARIÉR V úloze je modelován tepelný proces ve vzorku s povlakovou tepelnou bariérou při jejím dynamickém tepelném zatěžování působením pohybujícího se hořáku. Schéma úlohy je na obr Popis úlohy Je řešena 2D nestacionární úloha šíření tepla ve vzorku s TBC. Geometrie se skládá z řezu vzorkem, viz. obr. 1, a obsahuje pouze substrát. Přítomnost a vliv povlakové tepelné bariéry se zahrnuje do součinitele přestupu tepla na horním povrchu vzorku, který je dynamicky zatěžován. 3

4 Rozměry řezu vzorkem jsou 10 cm šířka vzorku, 2 cm tloušťka vzorku. Vzorek je umístěn vzhledem k počátku soustavy souřadné podle obr. 1. Materiálové vlastnosti vzorku jsou uvažovány teplotně závislé. Hodnoty tepelné vodivosti λ, měrné tepelné kapacity c a hustoty ρ jsou uvedeny v tab. 1. Počáteční teplota vzorku je homogenní a rovna 30 C. Teplota okolí vzorku je 20 C. Okrajové podmínky na bočních stranách vzorku nulový tepelný tok. Okrajová podmínka na horním (tepelně zatěžovaném) povrchu vzorku okrajová podmínka 3. druhu (vnější teplota plamene hořáku, koeficient přestupu tepla) pro ohřev vzorku přestupem tepla z tepelného zdroje (hořák) a zároveň okrajová podmínka 3. druhu (vnější teplota, emisivita) pro volné chladnutí radiací. Okrajová podmínka na spodním povrchu vzorku okrajová podmínka 3. druhu (vnější teplota, koeficient přestupu tepla) pro volné chladnutí přirozenou konvekcí a zároveň okrajová podmínka 3. druhu (vnější teplota, emisivita) pro volné chladnutí radiací. Emisivita ε povrchu vzorku je uvažována teplotně závislá. Hodnoty emisivity jsou uvedeny v tab. 2. Základní koeficient přestupu tepla (z hořáku do vzorku) v závislosti na vzdálenosti od osy hořáku hodnoty jsou uvedeny v tab. 3. Koeficient redukce v závislosti na vzdálenosti osy hořáku od kraje vzorku (pokud je osa hořáku mimo vzorek) - hodnoty jsou uvedeny v tab. 4. Pohyb tepelného zdroje je popsán závislostí pozice osy hořáku na čase liší se dle samostatného úkolu. Na výběr je jedna z hodnot periody pojezdu hořáku (perioda = dva pojezdy hořáku) dle varianty zadání úlohy v tab. 5. y (cm) zatěžující tepelný zdroj levá úvrať pravá úvrať x (cm) Obr. 1 Schéma úlohy. Rozměry vzorku, materiálové vlastnosti, počáteční podmínka pro teplotu, okrajové podmínky na zatěžovaném povrchu vzorku i na ostatních površích vzorku jsou definovány v nadstavbovém software Def_Cos_OP. Některé z těchto údajů jsou pevné, např. rozměry vzorku, hustota výpočetní sítě. Hodnoty všech ostatních veličin lze v nadstavbovém software Def_Cos_OP editovat. 4

5 Tab. 1 Teplotně závislá tepelná vodivost, měrná tepelná kapacita a hustota vzorku teplota T ( C) tepelná vodivost λ (W.m -1.K -1 ) měrná tepelná kapacita c (J.kg -1.K -1 ) 40,493 39,774 38,847 37,888 36,897 35,873 34, ,31 438,66 474,48 526,02 593,27 676,24 774,92 hustota ρ (kg.m -3 ) 7821,3 7798,1 7768,0 7736,8 7704,4 7670,9 7636,1 Tab. 2 Teplotně závislá emisivita povrchu vzorku teplota T ( C) emisivita ε (-) 0,950 0,950 0,955 0,980 0,980 0,970 Tab. 3 Základní koeficient přestupu tepla v závislosti na vzdálenosti od osy hořáku vzdálenost x (cm) základní koeficient přestupu tepla (W.m -2.K -1 ) 0 1 1,5 2 3,3 4, Tab. 4 Koeficient redukce v závislosti na vzdálenosti osy hořáku od kraje vzorku vzdálenost x (cm) koeficient redukce (-) 1 0,7 0,5 0,3 Tab. 5 Perioda pojezdu zatěžujícího tepelného zdroje a příslušný časový krok pro jednotlivé varianty úlohy varianta úlohy (1) (2) (3) (4) (5) (6) perioda pojezdu (s) časový krok (s) 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 Úkolem je modelovat tři dynamická tepelná zatěžování vzorku podle jednotlivých samostatných úkolů s využitím 2D přímých nestacionárních úloh a provést jejich vyhodnocení. 5

6 4.4.2 Samostatné úkoly 1) Porovnání měřených a modelových teplot ve vzorku s TBC Provést simulaci ohřevu vzorku III s TBC v již sestaveném simulačním modelu dynamického tepelného zatěžování, jehož proměnné parametry jsou již nafitovány na provedené experimentální zatěžování. Porovnat naměřené teploty s vypočítanými, porovnání provést přímo v nadstavbovém software Def_Cos_OP. 2) Provedení modelového ohřevu vzorku s TBC při plném přestupu tepla Při použití modelu dynamického tepelného zatěžování vzorku III s TBC provést simulaci ohřevu při plném přestupu tepla pro 5 cyklů (period) pojezdu hořáku nad vzorkem po stejné trati, tj. pohyb mezi pravou úvratí x = 25 cm a levou úvratí x = 5 cm. Perioda pojezdu hořáku je jedna z hodnot dle varianty zadání úlohy v tab. 5. Ke každé periodě pojezdu hořáku je též doporučována hodnota časového kroku simulačního modelu tak, aby výpočet byl proveden v krátké době. 3) Provedení modelového ohřevu vzorku s TBC při redukovaném přestupu tepla Při použití modelu dynamického tepelného zatěžování vzorku III s TBC provést simulaci ohřevu vzorku při 80 % přestupu tepla pro stejný pohyb hořáku jako v případě plného přestupu tepla Postup řešení úloh 1) Porovnání měřených a modelových teplot ve vzorku s TBC Spustit nadstavbový software Def_Cos_OP v příslušném adresáři. Z předpřipravených parametrů se provede výpočet součinitelů přestupu tepla stiskem tlačítka v záložce PŘESTUP TEPLA. Poté se provede export již předpřipravených parametrů v Def_Cos_OP do Cosmos/M příkazem COSMOS -> EXPORT SOUBORŮ. Vlastní výpočet v Cosmos/M je nutno spustit ručně, tj. spustit grafické rozhraní Geostar přímo z podadresáře Cosmos (v příkazové řádce napsat GSTAR128). Příkazem FILE -> OPEN lze načíst úlohu v souboru NOVY.gen v tomto podadresáři Cosmos, pokud chcete provádět nový výpočet, je nutné vymazat starou úlohu příkazem `new, NOVY. Je též možné si vytvořit svojí vlastní úlohu příkazem FILE -> NEW a zadat název své úlohy. Poté příkazem FILE -> LOAD načíst skriptový soubor defcos.cos v podadresáři Cosmos, který obsahuje veškeré příkazy výpočetního systému Cosmos/M pro definici simulačního modelu, provedení výpočtu a uložení výsledných dat. Načíst výsledky do Def_Cos_OP a porovnat měřené průběhy s vypočtenými v záložce VÝSLEDKY, pro zobrazení grafu je nuné kliknout do oblasti grafu, ve spodním grafu lze přepínat rozdíly a rychlosti ohřevu (časovou derivaci teploty). Pro vizuální porovnání stačí 6

7 využít graf zobrazený na záložce VÝSLEDKY, do referátu pak vložit graf v Excelu z naměřených teplot uložených v souboru mereni.txt a vypočítaných teplot v souboru vypocet.txt. Pozn: Pokud se stiskne export souborů pro Cosmos/M v Def_Cos_OP, tak se již musí provést výpočet v Cosmos/M, neboť se automaticky vymaže obsah souboru vypocet.txt, odkud se načítají vypočítané teploty do Def_Cos_OP. Pozn: Předem je třeba nastavit ve Windows desetinnou tečku. Místní nastavení -> Čeština -> Čísla -> Desetinný oddělovač nastavit na desetinnou tečku. 2) Provedení modelového ohřevu vzorku s TBC při plném přestupu tepla Upravit parametry v nadstavbovém software Def_Cos_OP pro pohyb hořáku, celkový čas procesu a časový krok. To se provádí příkazy v záložce CHLADNUTÍ a záložce POHYB. Celkový čas procesu a časový krok se zadává dvakrát, v každé záložce samostatně. Polohu hořáku v osách x a y vždy nastavit o 1 s déle než celkový čas procesu, tj. v poslední úvrati nechat hořák stát po dobu 1 s. (Pokud je celkový čas procesu např. 100 s, tak předepsat pohybu hořáku až do času 101 s.) Nechat spočítat časové průběhy součinitele přestupu tepla pro všechny povrchové elementy modelu příkazem stiskem tlačítka v záložce PŘESTUP TEPLA. Poté se provede export již předpřipravených parametrů v Def_Cos_OP do Cosmos/M příkazem COSMOS -> EXPORT SOUBORŮ. Vlastní výpočet v Cosmos/M je nutno spustit ručně, tj. spustit grafické rozhraní Geostar přímo z podadresáře Cosmos (v příkazové řádce napsat GSTAR128). Příkazem FILE -> OPEN lze načíst úlohu v souboru NOVY.gen v tomto podadresáři Cosmos, pokud chcete provádět nový výpočet, je nutné vymazat starou úlohu příkazem `new, NOVY. Je též možné si vytvořit svojí vlastní úlohu příkazem FILE -> NEW a zadat název své úlohy. Poté příkazem FILE -> LOAD načíst skriptový soubor defcos.cos v podadresáři Cosmos, který obsahuje veškeré příkazy výpočetního systému Cosmos/M pro definici simulačního modelu, provedení výpočtu a uložení výsledných dat. Vykreslit přímo v Cosmos/M potřebné rozložení veličin (uložit do obrázků.bmp) a potřebné průběhy veličin (uložit číselná data grafů do textových souborů). Bližší popis vyhodnocovaných výsledků je v části Popis příkazů výpočetního systému Cosmos/M užitečných při vyhodnocování úlohy je v části 4.6. Pozn: Do Def_Cos_OP se zpět již nic nenačítá, protože tato varianta výpočtu (perioda pojezdu 6, 9 a 12 s) je jen simulovaná (toto tepelné zatěžování nebylo měřeno). 7

8 3) Provedení modelového ohřevu vzorku s TBC při redukovaném přestupu tepla Upravit parametry v nadstavbovém software Def_Cos_OP pro součinitel přestupu tepla v závislosti na vzdálenosti od osy hořáku, což se provede v záložce OHŘEV. Nechat spočítat časové průběhy součinitele přestupu tepla pro všechny povrchové elementy modelu příkazem stiskem tlačítka v záložce PŘESTUP TEPLA. Poté se provede export již předpřipravených parametrů v Def_Cos_OP do Cosmos/M příkazem COSMOS -> EXPORT SOUBORŮ. Vlastní výpočet v Cosmos/M je nutno spustit ručně, tj. spustit grafické rozhraní Geostar přímo z podadresáře Cosmos (v příkazové řádce napsat GSTAR128). Příkazem FILE -> OPEN lze načíst úlohu v souboru NOVY.gen v tomto podadresáři Cosmos, pokud chcete provádět nový výpočet, je nutné vymazat starou úlohu příkazem `new, NOVY. Je též možné si vytvořit svojí vlastní úlohu příkazem FILE -> NEW a zadat název své úlohy. Poté příkazem FILE -> LOAD načíst skriptový soubor defcos.cos v podadresáři Cosmos, který obsahuje veškeré příkazy výpočetního systému Cosmos/M pro definici simulačního modelu, provedení výpočtu a uložení výsledných dat. Vykreslit přímo v Cosmos/M potřebné rozložení veličin (uložit do obrázků.bmp) a potřebné průběhy veličin (uložit číselná data grafů do textových souborů). Bližší popis vyhodnocovaných výsledků je v části Popis příkazů výpočetního systému Cosmos/M užitečných při vyhodnocování úlohy je v části 4.6. Pozn: Do Def_Cos_OP se zpět již nic nenačítá, protože tato varianta výpočtu (perioda pojezdu 6, 9 a 12 s) je jen simulovaná (toto tepelné zatěžování nebylo měřeno) Výsledky a zhodnocení 1) Porovnání měřených a modelových teplot ve vzorku s TBC Porovnat naměřené průběhy teplot s vypočtenými při prvním pojezdu hořáku nad vzorkem. Průběhy teplot vložit dohromady do jednoho grafu (1 obrázek). Diskutovat možnosti tohoto modelu při simulaci více pojezdů hořáku nad vzorkem (s ohledem na definici okrajových podmínek a dimenzi modelu) 2) Provedení modelového ohřevu vzorku s TBC při plném přestupu tepla Vyhodnotit rozložení teploty, dále složek tepelného toku ve směru jednotlivých souřadných os a celkového tepelného roku v čase, kdy je hořák nad středem vzorku při prvním a desátém pojezdu. Každé rozložení veličiny vložit jako samostatný obrázek (8 obrázků). 8

9 Diskutovat velikost složek tepelného toku v osách x a y (osa x směřuje je od levého kraje substrátu k pravému, osa y směřuje od spodního kraje substrátu k hornímu zatěžovanému). Porovnáváním rozložení teploty a celkového tepelného toku zjistit vzájemnou polohu maxima teploty povrchu vzorku vůči poloze hořáku v časech, kdy je hořák nad středem vzorku při prvním a desátém pojezdu. Vyhodnotit průběhy povrchové teploty vzorku na jeho krajích, čtvrtině, polovině a třech čtvrtinách délky vzorku (x = 10; 12,5; 15; 17,5; 20 cm). Průběhy teploty ve všech místech po povrchu vložit dohromady do jednoho grafu (1 obrázek). Diskutovat vzájemné posunutí maxim teplotních průběhů. Vyhodnotit teplotní průběhy uprostřed vzorku na povrchu a v hloubkách 1, 2, 5 a 10 mm pod povrchem. Průběhy teploty ve všech místech po hloubce vložit dohromady do jednoho grafu (1 obrázek). Diskutovat vzájemné posunutí maxim teplotních průběhů. 3) Provedení modelového ohřevu vzorku s TBC při redukovaném přestupu tepla Vyhodnotit teplotní průběhy uprostřed vzorku na povrchu a v hloubkách 1, 2, 5 a 10 mm pod povrchem. Průběhy teploty ve všech místech po hloubce vložit dohromady do jednoho grafu (1 obrázek). Porovnat tyto teplotní průběhy po hloubce při plném a redukovaném přestupu tepla. 4.5 POKYNY PRO VYPRACOVÁNÍ PÍSEMNÉHO REFERÁTU A KONTROLNÍ OTÁZKY Obsah referátu V části teoretický úvod stručně popsat: Základní věci týkající se povlakových tepelných bariér, tzn. popis TBC, její funkce, materiály a použití. V části metody zpracování stručně popsat: Popis postupu tvorby simulačních modelů úloh z 4.4, tzn. geometrie, výpočetní sítě, okrajové a počáteční podmínky, materiálové vlastnosti a pohyb hořáku. 9

10 V části výsledky a diskuze uvést: Výsledky všech výpočtů úloh (1), (2) a (3), tzn. příslušné grafy a obrázky všech získaných výsledků podle Diskuze ke všem uvedeným výsledkům Kontrolní otázky Ochrana materiálu před účinky vysokých teplot a tepelných rázů. Charakteristika, materiály a použití povlakových tepelných bariér. Tepelné zatěžování povlakových tepelných bariér jako metoda určování jejich tepelně izolační účinnosti. Tvorba simulačního modelu úlohy tepelného zatěžování TBC. Rozložení teploty a celkového tepelného toku ve vzorku při dynamickém tepelném zatěžování, časové průběhy pro různá místa na povrchu vzorku a pro různé hloubky pod povrchem. Pozice maxima teploty a celkového tepelného toku na povrchu vzorku co určují a jaké je jejich vzájemné posunutí. 10

11 4.6 TECHNICKÉ DETAILY POSTUPŮ VE VÝPOČETNÍM SYSTÉMU COSMOS/M Spuštění, zobrazování, práce se skriptovým souborem 1. Spuštění grafického rozhraní Geostar výpočetního systému Cosmos/M se provede v příkazové řádce příkazem GSTAR Načtení rozpracované úlohy v systému Cosmos/M se provádí příkazem FILE -> OPEN, kde se nalezne příslušný soubor s úlohou, což je soubor s příponou.gen. 3. Vymazání okna pracovní plochy Cosmos/M se provede příkazem cls; nebo ikonkou Clear screen v dolní části Geo Panel. 4. Nastavení pohledu 3D, 2D v různých směrech (View) se provádí ikonkou Dalekohled ve střední části Geo Panel. 5. Zvětšování a zmenšování (Zoom in, Zoom out, Scale, Auto Scale), posuv (Translate), rotace (Rotate) se provádí ikonkami a posuvníky umístěnými ve střední a dolní části Geo Panel. 6. Nastavení bílého pozadí okna pracovní plochy Cosmos/M se provede nastavením Foreground color na černou, Background color na bílou, Axis color na černou. Poté se nechá překreslit okno pracovní plochy Cosmos/M příkazy Clear screen a Replot, všechny ikonky jsou umístěny ve spodní části Geo Panel. Při vykreslování rozložení veličin je nutné ještě nastavit barvu písma na černou příkazem RESULTS -> SETUP -> COLOR/VALUE RANGE, zde první dotazovací okno potvrdit beze změn tlačítkem Continue a ve druhém okně nastavit Chart color na černou. Příkazem RESULTS -> SETUP -> COLOR/VALUE RANGE lze v prvním dotazovacím okně nastavit i minimální a maximální hodnoty zobrazované veličiny, pokud je potřeba. 7. Uložení části okna pracovní plochy Cosmos/M jako obrázek ve formátu.bmp se provede příkazem FILE -> SAVE IMAGE FILE. Je nutné zadat název souboru a typ souboru. Zvolí se typ souboru BMP, dále se vybírá levý horní bod a pravý spodní bod plochy, která se má uložit. Při ukládání rozložení veličin je vhodné samostatně ukládat samotné pole veličin a samotnou stupnici s hodnotami (při současném ukládání a vkládání obrázku do referátu dojde ke zmenšení obrázku a tím ke zhoršené čitelnosti textu ve stupnici). 8. Veškeré prováděné příkazy se automaticky ukládají do skriptového souboru, který lze uložit i ručně příkazem FILE -> SAVE SESSION FILE. Načtení a provedení všech příkazů skriptového souboru se provádí příkazem FILE -> LOAD, kde se dále příkazem Find nalezne příslušný skriptový soubor, což je soubor s příponou.ses (Session File) Vykreslení rozložení teplot (gradientů, tepelných toků) 1. Rozložení teplot (gradientů, tepelných toků) se provede příkazem RESULTS -> PLOT -> THERMAL. Je nutné zadat Time step number, ve kterém se zobrazí výsledné pole (což je požadovaný čas děleno časový krok výpočtu) a zobrazovanou veličinu. Plnobarevné rozložení hodnot vybrané veličiny se provede příkazem Contour Plot. 11

12 2. Pokud je potřeba vykreslit rozložení teplot (tepelných toků) bez hran výpočetních elementů, je potřeba před tím příkazem DISPLAY -> DISPLAY OPTION -> SET BOUND PLOT nastavit Boundary plot na hodnotu 0: None Získání hodnot teploty (gradientů, tepelných toků) v požadovaných místech 1. Pro získání hodnot teploty (gradientů, tepelných toků) ve vybraných místech je nutné neprve zjistit příslušná čísla výpočetních uzlů ležících přímo v těchto místech nebo velmi blízko těchto míst. Příkazem GEOMETRY -> POINTS -> EDITING ->PLOT se vykreslí body geometrie. Příkazem MESHING -> NODES -> PLOT se vykreslí uzly výpočetní sítě. Příkazem MESHING -> NODES -> IDENTIFY se po kliknutí na příslušný uzel zobrazí jeho souřadnice a pořadové číslo. 2. Následuje vypsání hodnot teploty (gradientů, tepelných toků) příkazem RESULTS -> LIST -> THERMAL RESULT s parametry Time step number dle požadavku (tzn. u stacionární úlohy se používá hodnota 1), Set number 1: Temperature and gradient nebo 2: Heat flux component/resultant dle výběru, s přednastavenými hodnotami od prvního do posledního uzlu, takže se vypíší údaje ke všem uzlům. Tuto matici hodnot je nutné zkopírovat a uložit do souboru (kopírování se provádí stiskem pravého tlačítka myši na okně s příslušným výpisem a výběrem položky Copy), nebo lze ručně opsat požadované hodnoty teploty (gradientu, tepelného toku) u příslušných výpočetních uzlů Vykreslení časových průběhů teplot (gradientů, tepelných toků) 1. Pro vykreslení průběhů teplot (gradientů, tepelných toků) ve vybraných uzlech je nutné neprve zjistit příslušná čísla uzlů. Příkazem GEOMETRY -> POINTS -> EDITING - >PLOT se vykreslí body geometrie. Příkazem MESHING -> NODES -> PLOT se vykreslí uzly výpočetní sítě. Příkazem MESHING -> NODES -> IDENTIFY se po kliknutí na příslušný uzel zobrazí jeho souřadnice a pořadové číslo. 2. Vykreslované veličiny v požadovaných uzlech se nadefinují příkazem DISPLAY -> XY PLOTS -> ACTIVATE POST-PROC. Zde se uvede číslo křivky v grafu (pozor je to nazvané jako Graph number, tuto hodnotu je potřeba zvyšovat), provede se výběr požadované veličiny a zadá se číslo uzlu, ve kterém se má veličina vykreslit. Tímto způsobem se nadefinují všechny křivky v grafu, tj. všechy uzly ve kterých se zobrazí průběh hodnot veličiny. 3. Příslušný graf se pak zobrazí příkazem DISPLAY -> XY PLOTS -> PLOT CURVES. Je vhodné tímto způsobem křivky pouze zobrazovat. Vlastní zpracování grafů do referátu se provádí v Excelu. Vypsání hodnot pro křivky v grafu se provede příkazem DISPLAY -> XY PLOTS -> LIST POINTS. Tuto matici hodnot je nutné zkopírovat a uložit do souboru (kopírování se provádí stiskem pravého tlačítka myši na okně s příslušným výpisem a výběrem položky Copy). 12

13 4.6.5 Vykreslení průběhů teplot (gradientů, tepelných toků) po přímce 1. Pro vykreslení průběhů teplot (gradientů, tepelných toků) po přímce (tj. ve vybraných uzlech) je nutné neprve vybrat příslušné uzly. Příkazem GEOMETRY -> POINTS -> EDITING -> PLOT se vykreslí body geometrie. Příkazem MESHING -> NODES -> PLOT se vykreslí uzly výpočetní sítě. Příkazem CONTROL -> SELECT -> BY WINDOWING s parametry Entity Name ND: Node, Window type 0:Box, Selection Set Number 2 se myší vyberou požadované výpočetní uzly. Dále je nutné zjistit u výběru výpočetních uzlů čísla krajních uzlů. To se provede příkazem MESHING -> NODES -> IDENTIFY. 2. Pro vykreslení průběhů teplot (gradientů, tepelných toků) do grafu se využije příkaz RESULTS -> PLOT -> THERMAL s parametry Time step number dle požadavku, Component dle výběru z množiny TEMP: Nodal temperature, GRADX,..., GRADN, HFLUXX,..., HFLUXN, dále Contour Plot. Dále se provede příkaz RESULTS -> PLOT -> PATH GRAPH, kde se zadávají čísla krajních uzlů přímky, druhý uzel se zadá dvakrát za sebou.vykreslený graf má na ose x vzdálenost, která je normovaná v rozsahu 0 1. Je vhodné tímto způsobem graf pouze zobrazovat. 3. Pro vlastní zpracování grafu v Excelu je potřeba získat prostorové souřadnice vybraných uzlů a v nich příslušné hodnoty požadované veličiny. Vypsání prostorových souřadnic se provede příkazem MESHING -> NODES -> LIST s přednastavenými hodnotami od prvního do posledního uzlu, na což je aplikován aktivní výběr 2, takže se vypíší údaje pouze k uzlům ve výběru 2. Tuto matici hodnot je nutné zkopírovat a uložit do souboru (kopírování se provádí stiskem pravého tlačítka myši na okně s příslušným výpisem a výběrem položky Copy). 4. Vypsání hodnot požadovaných veličin se provede příkazem RESULTS -> LIST -> THERMAL RESULT s parametry Time step number dle požadavku, Set number 1: Temperature and gradient nebo 2: Heat flux component/resultant dle výběru, s přednastavenými hodnotami od prvního do posledního uzlu, na což je aplikován aktivní výběr 2, takže se vypíší údaje pouze k uzlům ve výběru 2. Tuto matici hodnot je nutné zkopírovat a uložit do souboru (kopírování se provádí stiskem pravého tlačítka myši na okně s příslušným výpisem a výběrem položky Copy). 5. Když je potřeba mít ve výběru výpočetních uzlů opět všechny uzly, provede se to příkazem CONTROL -> SELECT -> BY RANGE s parametry Entity Name ND: Node, rozsahy na osách nechat přednastavené (tj. 0 až 10 v ose x, 0 až 8 v ose y), zadat Selection Set Number 1. Tato množina Selection Set Number 1 již existovala, teď se tedy pouze aktivovala. Tuto aktivaci lze též provést příkazem CONTROL -> ACTIVATE -> SELECT LIST, kde se vybere entita Node, dale se nastaví Selection Set Number na požadované číslo (1 nebo 2), ostatní parametry implicitní.tím lze přepínat mezi Selection Set Number 1 (nechají se zde standardně všechny uzly) a Selection set Number 2 (nastaví se zde vybrané uzly kolem čerchované čáry, viz. obrázek geometrie úlohy). 13

14 4.7 NADSTAVBOVÝ SOFTWARE DEF_COS_OP Obr. 2 Popis mat. vlastností vzorku. Obr. 3 Popis ohřevu vzorku. Obr. 4 Popis chladnutí vzorku. Obr. 5 Popis pohybu hořáku. 14

15 Obr. 6 Výpočet koeficientů přestupu tepla Obr. 7 Automaticky sestavené soubory pro jednotlivé elementy modelu. definující úlohu v Cosmos/M. Obr. 8 Komunikace s Cosmos/M. Obr. 9 Analýza výsledků. 15