Выбор типа конечного элемента

Лабораторная работа № 3

Стационарный теплообмен в рекуператоре

С трехмерными оребренными стенками

 

Постановка задачи

От горячего дыма, движущегося в верхнем канале, конвекцией и теплопроводностью передается тепло к холодному воздуху, движущемуся в нижнем канале. Теплопередающая стенка имеет прямые ребра с обеих сторон, которые увеличивают теплопередачу. Конструктивная схема, геометрические размеры и исходные данные расчета показаны на рис. 1, а.

Рекуператор имеет повторяющийся по длине конструктивный элемент,

образующий расчетный участок (рис. 1, б). Материал оребренной стенки - сталь. Задача рассматривается как трехмерная для иллюстрации особенностей

методики расчета в ANSYS. Боковые поверхности горизонтальной части стенки адиабатические.

Порядок решения

Задание типа анализа

Main menu > Preferences > Thermal > OK.

2. Задание системы единиц СИ. Ввести в окно команд /UNITS,SI (SI задана по умолчанию).

 

 

б Рис. 1. Расчетная схема рекуператора: а- конструкция рекуператора; б- схема расчетного участка

 

а

 

 

3. Модель объекта (рис. 1, б) подготовить в программе AutoCAD и сохранить файл с именем в формате iges для импорта в Ansys:

А > Экспорт > Другие форматы > (Имя файла. iges)

4.. Создать рабочую папку в своей директории и поместить в нее файл с импортируемой геометрической моделью объекта.

Для импорта модели в программе ANSYS выполнить

Utility Menu > File > Import > IGES…

После этого на экране появится диалоговая панель Import IGES File (рис. 2)

Рис. 2

На панели имеются 3 переключателя.

Включенный (Yes) признак MERGE Merge coincident keypoints? вызывает объединение ключевых точек, имеющих одинаковые координаты.

Включенный (Yes) признак SOLID Create solid if applicable? позволяет создавать объемы при наличии полного связанного набора поверхностей, ограничивающих объем.

Включенный (Yes) признак SMALL Delete small areas? позволяет удалять чрезмерно малые поверхности (фактически объединять их с соседними поверхностями).

После указаний нужных опций нажмите на панели ОК. На экране появится диалоговая панель Import IGES File (рис. 3). Для указания импортируемого файла нажмите кнопку Browse и в новой открывшейся панели укажите требуемый файл.

 

Рис. 3

Далее нажмите кнопку ОК и через некоторое время на экране появится содержащаяся в файле модель (рис. 4).

Рис. 4. Геометрическая модель после ее импорта в ANSYS

Задание материала плиты

Main menu > Preprocessor > Material Props > Material Models.

Появится меню определения свойств материала. Выбор позиций в меню производится двойным щелчком мыши.

>Thermal > Conductivity > Isotropic

Появится окно определения теплопроводности. В нем в поле KXX ввести
45 > OK, затем Material > Exit.

Выбор типа конечного элемента

Main Menu > Preprocessor > Element Type >Add/Edit/Delete

Появляется диалоговое окно Element Types. При нажатии в нем на кнопку Add на экран выводится диалоговое окно Library of Element Types с библиотекой типов элементов.

Выбираем с помощью мыши тип анализа Thermal Mass > Solid и тип элемента Brick 8node 70 (параллелепипед 8 –и узловой). Нажимаем ОК в этом меню для подтверждения выбора 8 –и узлового элемента для теплового анализа. При этом в предыдущем окне Element Types появится тип элемента 1 – SOLID70, Close.