7 CFD SIMULACE BEZ DATABÁZOVÉ PODPORY WORKBENCH 7.1 Vytvoení sít v programu ICEM CFD

Transkript

1 7 CFD SIMULACE BEZ DATABÁZOVÉ PODPORY WORKBENCH 7.1 Vytvoení sít v programu ICEM CFD as ke studiu: 0.5 hodiny Cíl Po prostudování tohoto odstavce budete umt vytvoit geometrii v programu ICEM CFD. vytvoit výpoetní sí v programu ICEM CFD. exportovat sí do souboru, který je použitelný v programu CFX-Pre. Výklad Popis úlohy V této kapitole si na jednoduchém píklad pedvedeme základní postup pi tvorb numerické simulace proudní bez databázové podpory programu Workbench. Celý postup si budeme ilustrovat na stejné 2D úloze, která byla použita již v pedchozí kapitole. Geometrii a výpoetní sí budeme vytváet v programu ICEM CFD. Obr Schematický nárt ešené oblasti s definicí problému Popis programu ICEM CFD Program ICEM CFD je velice sofistikovaný nástroj na úpravu geometrie a vytváení výpoetní sít, a to konformní/nekonformní, hybridní/uniformní, strukturované tak i nestrukturované. V programu je možné vytváet i geometrii, ale kreslení a modelování není asociativní, proto je vytváení složité geometrie velice zdlouhavé. Program také umožuje implementaci program pro ešení úloh z oblasti pevnosti a dynamiky pevných tles. Program ICEM tak mže sloužit jako ekvivalent Workbench. To ale není náš pípad, protože program CFX nelze takto implementovat. Proces síování je možné specifikovat mnohem podrobnji než v programu Meshing. Program je tak vhodný pro pokroilé uživatele a samotný popis se všemi možnostmi programu by vystail na samostatná skripta a výuku v jednom semestru. My si zde vystaíme s jednoduchým 2D píkladem, na kterém budeme ilustrovat odlišnosti v procesu kreslení a síování vzhledem k programm implementovaným ve Workbench. Program ICEM CFD má shodnou grafickou strukturu s ostatními již popsanými programy. Základní vzhled programu ICEM CFD je zobrazen na Obr Pro pehlednost si v následující tabulce strun 97

2 popíšeme základní ikony. Základní ikony vždy pomrn intuitivn graficky znázorují operaci, které ikona zastupuje. Otevení nebo vytvoení projektu Uložení projektu Otevení geometrie, znovunatení geometrie Otevení sít, znovunatení sít Otevení bloku, (specielní možnost pi tvorb hexa sít) Zotavení pohledu, maximální zoom (zobrazení kdy zoom je nastaven tak aby byly všechny entity na obrazovce viditelné) Zoom Mení délky úseek Souadný systém, možnosti nastavení Zotavení pohledu Krok zpt/vped Možnosti zobrazení drátového modelu/ možnosti zobrazení plného modelu Panely nástroj Okno se stromem geometrických entit Pracovní grafické okno Okno pro definování píkaz Obr. 7.2 Grafické rozhraní ICEM CFD V pravé ásti se nalézají záložky pro zobrazení specifických ikon daných operací. jednotlivé panely si strun popíšeme Geometry Nástroje pro tvorbu, editaci, modifikaci geometrie Mesh Nástroje pro tvorbu sít, kivkové, plošné objemové Blocking Nástroje pro tvorbu bloku, specielní nástroj pro tvorbu hexa sít. Obdobný princip jako u pedchozí úlohy - dlení oblasti na podobjemy a vytvoení 98

3 Edit Mesh Properties Constrains Loads Solve Options Output Cart3D Post-processing sestavy) viz Obr Specielní nástroje pro editaci, opravu a kvalitativní vylepšení sít Nastavení parametr výpotu, materiálu atd. (pouze v pípad implementace ešie) Definice vazeb (ukotvení, vetknutí, posuvná podpora atd.) (pouze v pípad implementace ešie) Definice okrajových podmínek, síla, teplota atd. (pouze v pípad implementace ešie) Nastavení ešie (pouze v pípad implementace ešie) Export výpoetní sít. Možnost exportu pro ca 100 program Parametry reziduál a monitorování ešení (pouze v pípad implementace ešie). Tvorba grafických výstup a analýza výsledk simulace (pouze v pípad implementace ešie). Stejn jako v pedchozí kapitole vytvoíme pracovní adresá pro tuto úlohu. V tomto adresái budou ukládány veškeré soubory (v tomto pípad C:\Work/Priklad1_var2). Nastavení provedeme píkazem z textového menu File Change Working Dir... Zde nastavíme vytvoený pracovní adresá viz Obr. 7.3 Vytvoení geometrie v ICEM CFD Obr. 7.3 postup pi definici pracovního adresáe Po definici pracovního adresáe projekt uložíme pomocí ikony, soubor pojmenujeme Priklad1. Nyní mžeme zaít vytváet geometrii výpoetní oblasti. Postup pi kreslení je ponkud odlišnjší a využívá základní geometrické entity a geometrie tak není asociativní. Proces tvorby je ešen po vrstvách. V prvním kroku je nutné vytvoit hraniní body. Tyto hraniní body se následn spojí pímkami, kivkami apod. Pomocí pímek a kivek jsou vytvoeny plochy a následn jsou vytvoeny objemy pomocí ploch. 99

4 Body Pímky/Kivky Plochy Obr. 7.4 Postup pi vytváení geometrie Objem Struný popis jednotlivých položek v záložce Geometry je uveden v následující tabulce. Vytvoení bod Vytvoení 1D entity, kivky, pímky, spline atd. Vytvoení plochy Vytvoení objemu Rozdlení plochy Úprava importované geometrie, uzdravení, automatické vyištní atd. Transformace geometrie, posuv, rotace, škálování atd. Obnovení entit Mazání entit Body vytvoíme prostednictvím souadnic X,Y,Z. V záložce Geometry zvolíme volbu. Po této volb se v levé dolní ásti obrazovky upraví panel nástroj a zobrazuje pouze píkazy platné pro definici bodu. Bod je možné vytvoit celou adou píkaz, my ale využijeme definici pomocí souadnic X,Y,Z. Program ICEM CFD nepracuje s jednotkami, ale pouze s íselným formátem. Geometrii tak budeme kreslit v mm. Do tí ádk vepíšeme souadnice prvního bodu (0,0,0) a volbu potvrdíme Apply. V grafickém okn se následn zobrazí bod. Další body vytvoíme obdobn, napíšeme souadnice a volbu potvrdíme Apply. Ostatní body vytvoíme dle následující tabulky a obrázku. Souadnice bod jsou urena dle skicy Obr Tab Tabulka bod Bod. X Y Z [mm] [mm] [mm] Obr. 7.5 Oznaení bodu pi jejich tvorb 100

5 Obr. 7.6 Postup pi definici bod Po ukonení definice posledního bodu a potvrzení Apply uzaveme panel tlaítkem Dismiss. Nyní máme vytvoeny body, které je možné propojit pímkami. V položce Geometry tedy vybereme tvorbu kivek. Kivky je možné definovat celou adou zpsobu. My ale vybereme tvorbu prostednictvím bod. Pomocí tohoto nástroje je možné vytvoit kivku libovolným potem bod (2 body pímka, 3 body parabola, atd.). Nyní budeme vždy definovat dva body, které se propojí pímkou. Body vybereme levým tlaítkem myši a volbu potvrdíme prostedním tlaítkem. Pravým tlaítkem je možné se vrátit o krok zpt pi volb bodu. Obr. 7.7 Postup pi tvorb pímek Pímky je vhodné definovat již s ohledem na jejich smr. tento smr pak mžeme využít pi tvorb sít. ervené šipky na následujícím obrázku naznaují poadí pi výbru bod pi tvorb pímek. Pímky vytvoíme tak aby byla geometrie tvoena v budoucnu temi kvádry, aby bylo možné vytvoit kartézskou sít stejn jako v Design Modeleru a Meshing. 101

6 Obr. 7.8 Znázornní smru pímky Po ukonení definice poslední pímky bodu a potvrzení prostedním tlaítkem myši, uzaveme panel tlaítkem Dismiss. Po vytvoení pímek je mžeme slouit do ploch. V nástroji Geometry vybereme tvorbu ploch. Plochy je možné vytváet celou adou nástroj, nap. rotace, vysunutí apod. My ale budeme plochy vytváet pomocí pímek. Zvolíme tedy možnost. Po této volb budeme levým tlaítkem vybírat vždy tyi pímky, které ohraniují plochu. Postup výbru jednotlivých pímek mže být již libovolný viz Obr Celkem tedy vytvoíme ti plochy viz. Obr. 7.9 Obr. 7.9 Znázornní vytvoených ploch. Po vytvoení poslední plochy uzaveme panel tlaítkem Dismiss. Jelikož je úloha ešena jako 2D, není nutné vytváet objemy, prostorovou sí vytvoíme až následn po vytvoení plošné sít její editací. Zobrazení vytvoené plochy Obr Postup pi tvorb první plochy 102

7 Aby bylo možné v CFX-Pre definovat okrajové podmínky, je nutné nyní vytvoit tzv. party. Bez tohoto kroku je sice možné vytvoit sí a dokonce ji exportovat, celý povrch by byl však pi exportu seskupen do jedné entity. V CFX-Pre by se po importu vyskytovala pouze jedna plošná entita, ímž by byl naprosto znemožnn proces definování okrajových podmínek, protože by nebylo možné vybrat danou plochu. Nové party tedy budou reprezentovat jednotlivé okrajové podmínky. Na následujícím obrázku je zobrazeno pojmenování jednotlivých part. Obr Vytvoení partu, pojmenování entit Postup pi vytvoení partu je velice jednoduchý. Celý postup si demonstrujeme na vytvoení part, který bude reprezentovat vstup tekutiny pojmenovaný INLET. Ve stromu v levé ásti vybereme položku Part a pravým tlaítkem vyvoláme kontextové menu a zvolíme položku Create Part. Ve vyvolaném panelu pro tvorbu partu vepíšeme jméno Inlet do kolonky Part. Následn pepneme kurzor myši do vybíracího režimu prostednictvím ikony a vybereme danou pímku viz Obr pravým tlaítkem a volbu potvrdíme prostedním tlaítkem, anebo tlaítkem Apply. Ve stromu by se následn mla pod položkou párt objevit nová entita, která má jinou barvu a její jméno je INLET (barva je odlišná pouze z dvodu rozlišení a nemá žádnou jinou vypovídající hodnotu). Následn pepíšeme jméno v položce Part na Outlet, levým tlaítkem myši vybereme dané pímky a volbu potvrdíme prostedním tlaítkem myši, atd. Celý proces opakujeme i pro ostatní entity. Program ICEM CFD automaticky pepíše veškerá malá písmena v názvu na velká, tato vlastnost je defaultn nastavena a opt nemá žádný vliv na tvorbu. U poslední okrajové podmínky Symmetry_Left nevybereme pímku, ale vybereme ti plochy. Druhá boní okrajová podmínka vznikne až pi editaci sít a není možné ji nyní definovat. Tab Pojmenování jednotlivých partu Jméno partu Poet entit Typ entity INLET 1 pímka OUTLET 2 pímka TOP_WALL 2 pímka MIDDLE_WALL 1 pímka BOTTOM_WALL 1 pímka STEP 1 pímka SYMMETRY_LEFT 3 plocha 103

8 Create Part Vepíšeme jméno Inlet Po potvrzení volby prostedním tlaítkem Vytvoení sít v ICEM CFD Obr Postup pi tvorb partu, pojmenování entit Po pojmenování všech podstatných entit je ukonena tvorba geometrie. Nyní mžeme zaít definovat parametry výpoetní sít. Postup je obdobný jako pi tvorb geometrie, nejprve budeme definovat sí na pímkách a následn na plochách. V horním panelu pepneme záložku z položky Geometry na položku Mesh. V následující tabulce je uveden struný popis jednotlivých položek a jejich význam. Globální nastavení parametr výpoetní sít Nastavení sít pro jednotlivé party Nastavení sít pro plochy Nastavení sít pro kivky Definování parametr zhuštní sít 104

9 Definování konektivních bod sít Síování kivek Síování plochy a objem Proces síování zahájíme definováním globálních parametr výpoetní sít. Vybereme ikonu, v oteveném panelu je možné definovat globální parametry a dále parametry pro povrchovou, objemovou sí, parametry mezní vrstvy a nastavení periodicity výpoetní sít. Globální nastavení parametr výpoetní sít Globální nastavení parametr plošné sít Globální nastavení parametr objemové sít Globální nastavení parametr mezní vrstvy Globální nastavení parametr periodicity sít V panelu globálního nastavení je možné nastavit mítko a maximální velikost elementu sít. Tyto hodnoty ponecháme ve standardním nastavení a pepneme se do panelu pro definování parametr plošné sít. Zde mžeme nastavit jaký typ výpoetní sít je preferován pro 2D entity geometrie. Ponecháme výchozí nastavení, protože spluje naše požadavky. Obr Definování typu plošné sít Jedná se o výpoetní sítyhrannou (Mesh type Quad Dominant). Metoda síování bude záviset na parametrech sít u kivek (Mesh method Patch Dependent). Tuto volbu potvrdíme tlaítkem Apply. Ostatní položky není nutné definovat, protože je bhem procesu síování nebudeme využívat. Nyní mžeme zaít definovat parametry výpoetní sít pro jednotlivé pímky. Pokud byla geometrie vytvoena podle návodu, je možné nastavit parametry pro nkolik pímek souasn. Obr Oznaení pímek pi procesu síování 105

10 Sí zaneme definovat pro pímky oznaení íslem 1. Vybereme položku v hlavním panelu. Pomocí tohoto nástroje je možné detailn nastavit parametry sít pro 1D entity geometrie. Vepíšeme hodnotu 41 Obr Definování parametr sít pro pímky oznaené íslem 1 V položce Selected Surface(s) vybereme ti pímky pomocí ikony, která pepne myš do vybíracího režimu. Pímky vybíráme levým tlaítkem myši. Po výbru tetí pímky potvrdíme volbu prostedním tlaítkem myši. Nyní by se v pvodn prázdném políku Selected Surface(s) ml objevit text crv.03, který oznauje vybrané pímky. Poet element na daných pímkách bude identický se sítí, kterou jsme vytvoili v programu Meshing (ve Workbench). Poet bunk má být 40, do políka Number of Nodes musíme vepsat hodnotu 41 (což je poet uzl na pímce). Dále ješt chceme zhustit výpoetní sí smrem ke koncm pímek. Pomocí posuvníku pesuneme okno na položku Advanced Bunching (zhušování sít). Zhušování sít mžeme provést celou adou metod. V položce Bunching Law vybereme metodu Biexponencial. Tato metoda umožuje zhušovat exponenciáln poet bunk na obou koncích pímky (proto je v názvu pedpona bi). V kolonkách Spacing 1 a Spacing 2 nastavíme hodnotu 3, což je velikost prvního elementu na koncích pímek. Velikost je bez jednotek, my jsme ale vytvoili geometrii v mm (kreslili jsme v 1000, proto se jedná o mm), takže velikost prvního elementu je 3 mm. V ostatních kolonkách ponecháme 0, což znamená, že tato volba je neaktivní. Tímto jsou nastaveny všechny parametry a mžeme potvrdit tlaítkem Apply. Postup je zobrazen na Obr Stejným postupem budeme definovat také ostatní pímky podle následující tabulky. Pozor: ped zapoetím definice sít u další skupiny pímek je nutné v prvním kroku pepsat registr, tj. vybrat text v políku Selected Surface(s) a 106

11 smazat ho tlaítkem Del, teprve potom je možné se pepnout do vybíracího režimu tlaítkem vybrat novou skupinu pímek. a Pímky Poet bod Number of nodes Tab Parametry sít pro jednotlivé skupiny pímek Metoda Velikost 1 Pomr 1 Velikost 2 Bunching Law Spacing 1 Ratio 1 Spacing 2 Pomr 1 Ratio 2 Max. velikost Max. Space 1 41 Biexponential Biexponential Geometry Geometry Poet bod Curve Element Count a uzlové body sít Curve Node Spacing na 1D elementech je možné zobrazit pomocí následujícího postupu, toto zobrazení funguje pouze jako zptná vazba pro uživatele, tak aby vidl výsledek operace. Obr Zobrazení uzlových bod sít na 1D entitách. Ve stromu vybereme položku Geometry a vybereme levým tlaítkem položku Curves. Následn vyvoláme pravým tlaítkem myši kontextové menu a zvolíme Curve Node Spacing. Tím zobrazíme uzlové body. Poet bod na 1D elementu je možné zobrazit stejným postupem, pouze se v posledním kroku zvolí položka Curve Element Count. Výše popsaným postupem se zobrazení zapne natrvalo, a není nutné tento píkaz aktivovat pokaždé, když je na pímce vytvoena sí. 107

12 Curve Element Spacing Curve Node Spacing Obr Zobrazení parametr sít na 1D elementu Po definování parametr u jednotlivých skupin pímek je možné vygenerovat plošnou sí. V panelu Meshing vybereme nástroj Compute Mesh. V panelu Compute Mesh zvolíme možnost Surface Mesh, protože vytváíme plošnou sí. Následn bude spuštn proces vytváení sít, který je signalizován prostednictvím process bar ukazatele v pravé spodní ásti obrazovky. Po ukonení operace je automaticky zobrazena vytvoená sí viz Obr Stejným postupem je možné vytvoit také 3D sí, ale geometrie by musela obsahovat 3D entity. Tím je ukonen proces vytváení sít, protože samotnou úlohu ešíme jako 2D. Obr Proces vytváení plošné sít. Pokud bychom používali program Fluent, mohli bychom rovnou pistoupit k exportu výpoetní sít. Program Ansys CFX však neumí pracovat s ist dvourozmrnou sítí, proto musíme z 2D sít vytvoit minimáln jednu vrstvu 3D element, tedy pseudo 3D sí. Tuto 3D sí mžeme vytvoit pomocí nástroje Extrude Mesh, která je podobná metod Sweep v programu Meshing. V hlavním panelu pepneme z položky Mesh do položky Edit Mesh. Tím jsou aktivovány nástroje pro úpravu sít. Zde je možné upravovat a modifikovat vytvoenou sí a to jak dvourozmrnou, tak trojrozmrnou. 108

13 Vytvoení element Vysunutí 2D sít Kontrola sít Kvalita sít Upravení, zlepšení kvality a vyhlazení 2D sít Upravení, zlepšení kvality a vyhlazení 3D sít Opravení sít Sluování uzlových bod sít Rozdlení sít Posun uzlových bod sít Transformace sít nap. posuv, rotace, mítko, zrcadlení atd. Asociování sít, update parametr Konvertování sít, pemna typ element nap. tverce na trojúhelníky, šestistny na tystny apod. Zjemnní sít, upravení hustoty sít. Peíslování sít Nastavení tloušky sít Zmna orientace normály sít Smazání uzlových bod Smazání sít Pi vytvoení využijeme nástroj vysunutí 2D sít. které chceme vysunout pomocí nástroje pro výbr. V oteveném okn nejprve vybereme elementy,. Jelikož chceme vybrat všechny elementy, je možné v panelu, který se zobrazí v horní ásti grafického okna, použít nástroj Select All. Pomocí tohoto nástroje jsou vybrány všechny existující elementy. Jelikož pi vysouvání vzniknou boní stny a podstava a objemová entita, je nutné specifikovat jejich jména. V položce New Volume Part Name budeme definovat jméno vzniklého objemu. Objem pojmenujeme Fluid. Položku New Side Part Name ponecháme volbu inherited. To znamená, že jméno boních stn bude identické se jménem dané pímky/kivky, která je vysouvána. Poslední položka New top part name slouží pro pojmenování nov vzniklé podstavy pi vysouvání. Tato nov vzniklá ploch bude reprezentovat druhou symetrii výpoetní oblasti, proto ji pojmenujeme Symmetry_Right (Symmetry_Left je jméno vytvoené plochy). Dále budeme definovat poet vrstev pi vysouvání, jelikož budeme úlohu ešit jako 2D staí pouze jedna vrstva element, ponecháme tedy volbu Number of Layers na hodnot 1. Dále musíme definovat, jakou metodou bude vysunutí provedeno. Na výbr je nkolik možností. My zvolíme metodu vysunutí definované vektorem. V položce Method zvolíme typ Extrude by Vector. Následn se program dotáže na vektor, který bude definovat smr vysunutí. Do políka Vector vepíšeme hodnoty 0 0 1, což jsou souadnice jednotkového vektoru. Vysouvání tak bude probíhat ve smru +Z. Poslední položkou je políko Spacing. Zde vepíšeme hodnotu 10, což je tlouška vrstvy bunk. Tím je kompletn definováno vytvoení 3D sít vysunutím 2D element podle smru daného vektorem. Nastavení tak potvrdíme Apply a poté okno mžeme vypnout píkazem Dissmis. 109

14 výbr všech element Vepíšeme jméno Fluid Ponecháme jméno inherited Vepíšeme jméno Symmetr_Right Vybereme metodu Extrude by vector Vepíšeme (smrový vektor) Ponecháme 1, chceme pouze jednu vsrstvu Zadáme 10, výška vysunutí Obr Postup pi vysunutí sít Po vytvoení sít se ve stromu objeví v položce Mesh nová položka Volume, což signalizuje, že byla vytvoena objemová sí. A také v položce Parts se objeví nové entity, které byly vytvoeny pi procesu síování viz Obr

15 Objemová sí Nová objemová entita Nová plošná entita Obr Nové entity po vytvoení objemové sít Vytvoenou sít si mžeme pro lepší orientaci a lepší vizualizaci zobrazit v takzvaném vyplnném zobrazení. Ve stromu v položce Mesh na položce Shells vyvoláme kontextové menu pravým tlaítkem a zvolíme volbu Solid & Wire. Pvodní zobrazení je možné kdykoli zmnit identickým postupem, ale místo Solid & Wire zvolíme Wireframe viz Obr Obr Zmna zobrazení sít Export vytvoené sít Posledním krokem je export vytvoené sít do souboru, který je itelný v programu Ansys CFX. Pepneme se tedy ze záložky Edit Mesh na záložku Output. 111

16 Výbr solveru, tedy programu, ve kterém se bude úloha ešit. Na výbr je celá ada program. Program ICEM CFD je v tomto smru univerzální. Pednastavení okrajových podmínek, závisí na volb solveru. Pednastavení podmínek ešení, závisí na volb solveru. Export sít do souboru. Po pepnutí do záložky Output vybereme první položku Select Solver. Zde v položce Output Solver zvolíme program ANYS CFX, protože ten používáme pro ešení CFD úloh. Souasn s tím se také zmní typ souboru se sítí, který bude exportován. Ostatní položky ponecháme, volbu potvrdíme tlaítkem Apply a okno zaveme tlaítkem Dismiss. Ostatní nastavení, tj. okrajových podmínek a pednastavení ešení není pro program CFX možné. Nyní mžeme soubor vyexportovat. Po stisknutí tohoto tlaítka se oteve okno pro uložení souboru se sítí. Sí pro program CFX je z programu importována v souboru s píponou *.cfx5. V okn je již pednastaven název podle názvu projektu, tedy Priklad1.cfx5. Jméno tedy nebudeme mnit a soubor uložíme tlaítkem Uložit (Save). Bhem exportování je ješt programem vyvolána výzva k uložení souboru, tím je zajištno, že bude exportována aktuální sí a ne sí ze souboru, který byl naposled manuáln uložen. Po potvrzení této volby (volba je doporuena) je zobrazeno okno s parametry exportu. Zde je uvedeno jméno souboru, cesta kde bude soubor exportován a ostatní parametry zápisu. Vše ponecháme a stiskneme tlaítko Done. Tím je proces exportu ukonen. Za povšimnutí stojí položka Scaling. Tato položka umožuje pi exportu zvtšit i zmenšit sí podle nastaveného mítka, které mže být definováno ve všech tech smrech. My tuto položku ponecháme, takže sí bude exportována s rozmry v ádu tisíc (kreslili jsme v mm). V programu CFX pak pi importu sít nastavíme rozmrové jednotky importované sít na mm, ímž bude sí násobena ve všech smrech hodnotou Pokud bychom vybrali pi exportu Scaling a definovali Scaling Factor ve všech tech smrech, byla by sí již roznásobená bhem exportu. V programu CFX bychom pak definovali jednotky importované sít jako m. Exportem je kompletn ukonena tvorba sít, projekt tak mžeme uložit File Save Project a program ukoníme Save Exit. 112

17 vybereme program ANSYS CFX, a potvrdíme Apply. soubor uložíme tlaítkem Uložit Ped exportem ješt uložíme celý projekt. Exportovaná sí tak bude aktuální, Potvrdíle Yes. Nastavíme parametry exportu. (volby vtšinou ponecháme) Obr Postup pi exportu sít Animace Animaci si mže student zobrazit odkazem ANIMACE spustit run z adresáe Skripta\Priklad1_var2\Captivate\Priklad1_Video1 soubor Priklad1_Video1.htm 113

18 7.2 Píprava simulace v programu CFX as ke studiu: 0.5 hodiny Cíl Po prostudování tohoto odstavce budete umt Výklad manuáln spustit CFX Launcher. manuáln spustit program CFX-Pre a naíst výpoetní sí. manuáln zapsat defininí soubor a vyešit simulaci v CFX-Solver. manuáln naíst výsledky simulace a analyzovat je v CFD-Post. Program CFX-Launcher Jak již bylo eeno, program CFX se skládá ze tí základních komponent. V manuálním režimu se jednotlivé komponenty spouštjí pes CFX-Launcher. CFX- Launcher je základní panel pro spuštní jednotlivých komponent programu CFX a dále definování pracovního adresáe. Spuštní CFX Launcher pod Windows se provádí dvojklikem na ikonu. Pokud je Launcher spuštn správn, objeví se na pracovní ploše okno zobrazené na následujícím Obr Spouštní základních komponent programu CFX Výbr pracovního adresáe Aktuální pracovní adresá Obr Základní rozhraní programu CFX Launcher Pomocí Launcheru je tedy možné spustit základní programy CFX-Pre prostednictvím ikony, CFX-Solver prostednictvím ikony, CFD Post prostednictvím ikony. Podrobný popis jednotlivých komponent je uveden v odstavci 6.4. Dále je možné prostednictvím Launcheru spustit program TurboGrid což je úzce specializovaný program pro tvorbu výpoetní sít u lopatkových stroj (turbíny, odstedivá erpadla apod.). 114

19 Manuální natení výpoetní sít, definice výpoetní oblasti a okrajových podmínek Po spuštní CFX-Launcheru si nastavíme cestu do pracovního adresáe, který bude identický s pracovním adresáem, v nmž je vytvoena sí exportována z programu ICEM CFD. Pracovní adresá tedy nastavíme na D:/Work/Priklad1_Var2. Nyní mže spustit CFX Pre a zaít definovat simulaci. Po spuštní CFX-Pre vytvoíme novou simulaci prostednictvím ikony. Následn se objeví okno, které slouží pro definování typu úlohy, viz Obr Na výbr máme tyi možnosti. GENERAL spuštní standardního grafického rozhraní pro manuální definici úlohy. TURBOMACHINERY spuštní upraveného grafického rozhraní vhodného pro definici výpot v rotaních strojích. QUICK SETUP spuštní jednoduchého grafického rozhraní vhodného pro laickou definici úlohy. Nevyžaduje hluboké odborné znalosti z proudní a teorie turbulence. LIBRARY TEMPLATE využití souboru *.ccl pro automatické definování úlohy. U pln definované úlohy je možné zapsat soubor *.ccl a ten pak použít pro automatické definování obdobné úlohy na jiné výpoetní síti. Obr Okno pro definici nové simulace Píklad ešený v této kapitole budeme definovat manuáln, proto spustíme standardní grafické rozhraní CFX-Pre volbou General. Po potvrzení této volby se pravdpodobn objeví okno s informací, že je zapnut režim automatického vytváení výpotové oblasti. Tuto informaci akceptujeme tlaítkem OK (pokud správce tuto volbu vypnul, tato informace se nezobrazí). Prvním krokem pi tvorb simulace je natení výpoetní sít. Sí nateme pomocí ikony. Po zobrazení okna pro výbr sít je automaticky nastavena cesta do adresáe D:/Work/Priklad1_Var2, protože jsme jej nastavili v CFX- Launcher. V položce File of Type nastavíme formát souboru sít, v položce nastavíme program ICEM CFD (*cfx *cfx5). Jak jsme si ekli v pedchozí kapitole, je sí vytvoená v programu ICEM CFD bez jednotek. Sí jsme vytvoili v ádech tisíc, takže v mm. Proto musíme také pi importu nastavit jednotky, ve kterých byla sí vytvoena. V položce Option Mesh Units nastavíme mm, vybereme soubor Priklad1.cfx5 a oteveme sí tlaítkem Open, viz Obr Jednotky výpoetní sít Typ výpoetní sít Soubor se sítí Obr Manuální import sít 115

20 Po natení sít je automaticky vytvoena výpotová oblast zobrazen soubor s výpoetní síti.. Ve stromu simulace je Soubor se sítí Automaticky vytvoená doména Obr Strom simulace po manuální natení sít Od toho kroku je postup pi nastavení simulace naprosto identický jako v prostedí Workbench, proto nebudeme tyto kroky dále znovu popisovat. Postup si mžeme zopakovat v pedchozí kapitole od Obr Po kompletním nastavení simulace od Obr je již postup odlišný. Manuální zapsání defininího souboru Nyní budeme definovat defininí soubor, který slouží jako vstupní data pro CFX-Solver, který je v prostedí Workbench zapsán v CFX-Pre a naten v CFX-Solver automaticky. V manuálním režimu je nutné defininí soubor nastavit run. V manuálním režimu programu CFX-Pre je k dispozici další panel s nástroji pro definici úlohy. Význam tchto nových ikon si nyní vysvtlíme. Zapsání defininího souboru a spuštní CFX-Solver s grafickým rozhraním. Spuštní CFX-Solver na pozadí bez grafického rozhraní. Spuštní CFX-Solver s grafickým rozhraním. Zapsání defininího souboru. Defininí soubor zapíšeme pomocí první možnosti. Pomocí ikony spustíme panel nástroj pro definici ešení úlohy. V tomto okn je již automaticky nastaven název souboru Priklad1.def a cesta, kde má být soubor uložen (dle CFX-Launcher). V tomto okn je možné také nastavit bh programu CFX-Pre po zapsání defininího souboru. Pokud zaškrtneme volbu Quit CFX-Pre, bude po zapsání program ukonen, ímž se ásten vyprázdní operaní pam. Ped ukonením programu se vtšinou ješt zobrazí výzva, zda se má simulace v programu CFX-Pre uložit. Pokud tuto volbu nezaškrtneme, zstane program spuštný. Položku tedy zaškrtneme a uložíme defininí soubor tlaítkem Save. Následn je defininí soubor zapsán, jelikož nebyla ped uložením defininího souboru uložena simulace, je ped ukonením CFX-Pre zobrazeno okno s dotazem, zdali se má simulace uložit. Tuto volbu potvrdíme. Postup je zobrazen na Obr Poté je CFX-Pre ukonen a automaticky spuštn CFX-Solver. Po spuštní CFX-Solver je zobrazeno okno, ve kterém je již nastavena cesta k defininímu souboru. Všechny položky je možné ponechat ve výchozím nastavení. ešení spustíme tlaítkem Start Run. 116

21 Ukonení programu CFX-Pre po zapsání defininího souboru Jméno defininího souboru Priklad1.def Uložení souboru Obr Postup pi manuálním uložení defininího souboru Jméno defininího souboru Priklad1.def. Nastaveno automaticky Typ ešie Serial 1 procesor Parallel více procesor Pracovní adresá Spuštní ešení Obr Spuštní ešení úlohy v CFX-Solver 117

22 Animace Animaci si mže student zobrazit Vyešení úlohy odkazem ANIMACE spustit run z adresáe Skripta\Priklad1_var2\Captivate\Priklad1_Video2 soubor Priklad1_Video2.htm Postup pi ešení je zcela identický s postupem v prostedí Workbench a tedy velice jednoduchý, po spuštní ešení tlaítkem Start Run viz Obr Nyní je teba vykat na vyešení úlohy,a tedy zkonvergování. Po dosažení nastavené pesnosti je Solver zastaven a posléze je zapsán soubor s výsledky. Tato informace je zobrazena v okn, které se po ukonení automaticky oteve. V tomto okn je možné nastavit dv možnosti ukonení. Tyto možnosti nejsou dostupné pi simulaci v prostedí Workbench viz Obr Pi manuálním ešení jsou tedy navíc v okn o potvrzení vyešení dostupné tyto volby. Post-Process Results po zaškrtnutí této možnosti je po potvrzení ešení tlaítkem OK automaticky spuštn CFD-Post a naten soubor s výsledky. Shut down CFX-Solver Manager po zaškrtnutí této volby je automaticky ukonen CFX-Solver. ímž je možné ásten uvolnit operaní pam. Automatické spuštní CFD-Post a natení výsledk Automatické ukonení CFX-Solver Potvrzení vyešení úlohy Obr Potvrzení ukonení ešení v manuálním ešení Jelikož již nebudeme potebovat CFX-Solver, je možné jej ukonit, a také mžeme ihned zaít analyzovat výsledky, proto zaškrtneme ob položky a potvrdíme ukonení ešení tlaítkem OK. Animace Animaci si mže student zobrazit odkazem ANIMACE spustit run z adresáe Skripta\Priklad1_var2\Captivate\Priklad1_Video3 soubor Priklad1_Video3.htm 118

23 Analýza výsledk Postup pi analýze výsledk je zcela totožný jako v prostedí Workbench. Po automatickém spuštní CFD-Post a natení výsledk provedeme analýzu výsledk, jak je uvedeno v kapitole 6.6. Po provedení analýzy výsledk CFD simulace uložíme vyhodnocovací soubor pomocí ikony. Jméno souboru je pednastaveno na Priklad1.cst. Animace Animaci si mže student zobrazit odkazem ANIMACE spustit run z adresáe Skripta\Priklad1_var2\Captivate\Priklad1_Video4 soubor Priklad1_Video4.htm Výsledky je možné kdykoli znovu zobrazit. Staí pouze spustit CFD-Post a pomocí ikony naíst soubor Priklad1.cst. Následn se automaticky nate soubor s ešením Priklad1.res, a zobrazí se všechny entity ve vyhodnocení, které jsme vytvoili a uložili do souboru *.cst. Animace Animaci si mže student zobrazit odkazem ANIMACE spustit run z adresáe Skripta\Priklad1_var2\Captivate\Priklad1_Video5 soubor Priklad1_Video5.htm 119