Построение геометрической модели объекта

В программе ANSYS Multiphysics можно использовать три разных способа построения геометрической модели: импорт модели, предварительно построенной другой программой; твердотельное моделирование и непосредственное создание модели в интерактивном режиме работы спрограммой. Построение модели выполняет собственный специализированный модуль геометрического моделирования.

В специализированном модуле имеется обычный набор таких булевых операций, как сложение, вычитание, пересечение, деление, склеивание и объединение. Формы могут создаваться из геометрических примитивов (сферы, призмы и т. д.). Из примитивов программа автоматически находит связанные с ними поверхности, линии и ключевые точки. Такое построение тел широко распространено в CAD-пакетах, и для простых геометрий особенности пакета быстро усваиваются на интуитивном уровне. Однако сложные геометрические построения требуют продолжительного освоения деталей, что целесообразно только для профессиональных пользователей пакета.

Специалистам, которые работают в ANSYS эпизодически, удобно использовать модуль программы построения твердотельных моделей тел только простой формы. Модели сложных геометрических объектов лучше строить в универсальном и привычном пользователю CAD-пакете («КОМПАС-3D» и др.). Тогда не придется запоминать множество второстепенных особенностей каждого из пакетов, использованных в ANSYS. Способы улучшения модели за счет удаления отверстий, полостей и выпуклостей, исключения мелких подробностей, устранения ненужных зазоров, перекрытий или взаимных внедрений частей объекта при таком подходе не меняются.

Импорт геометрических моделей удобно рассмотреть на примере. Исходная геометрическая модель подготовлена в программе «КОМПАС-3D» и сохранена в формате ParaSolid. Файл с импортируемой геометрической моделью объекта stenka1k.x_t помещен в предварительно созданную директорию (папку) C:\ calc. ansys.

Выполнить действия:

UTILITY MENU → FILE → Import → PARA …

В меню «ANSYS Connection for Parasolid» (рис. 2.5) в окне «Drives» выбрать диск C; в окне «Directories» выбрать C:\ calc. ansys; в окне «File Name» выбрать stenka 1 k. x _ t → Клик → (имя файла перешло вверх). В окне «Geometry Type» выбрать Solids Only → OK.

В графическом окне появится модель в виде каркаса (рис. 2.6, а). Для перехода к полутоновому отображению выполнить:

UTILITY MENU → PLOTCTRLS → STYLE → SOLID Model Facets.

В меню «SOLID Model Facets» вместо стиля «Wireframe» установить Normal Faceting → OK.

Обновить изображение UTILITY MENU → PLOT → Replot. Полученное изображение показано на рис. 2.6, б.

Рис. 2.5. Меню для импорта геометрической модели

Рис. 2.6. Изменение вида геометрической модели в процессе ее импорта:

а – каркасная модель; б – полутоновое изображение

Выбор типа анализа и задание нагрузок

Для выбора типа анализа выполнить

MAIN MENU → SOLUTION → ANALYSIS TYPE → NEW ANALYSIS →.

Тип анализа выбирается в меню «New Analysis». В задачах теплофизики используются позиции «Steady-State» – стационарный процесс (используется по умолчанию) и «Transient» – нестационарный процесс. Допустим, выбран нестационарный анализ TRANSIENT → OK. После этого в меню Transient Analysis выбрать FULL → OK.

В стационарном тепловом анализе нагрузками обычно называют граничные условия задачи. Подробно они рассмотрены в предыдущем разделе работы.

Задание нагрузок при анализе нестационарного процесса

В задачах нестационарного теплообмена должны задаваться временные условия однозначности. Обычно начальные условия процесса задают как начальное распределение температуры. Для этого:

1) может быть задана общая начальная температура.

Например, при решении одной из задач выполнялись действия:

MAIN MENU → SOLUTION → DEFINE LOADS → APPLY → INITIAL CONDITION → DEFINE →. Затем в появившемся меню необходимо выбрать Pick All → В появившемся следующем меню выбрать Lab = TEMP, задать Value = 25 → OK (начальная температура всего тела задана равной 25 ⁰С);

2) можно задавать начальные температуры или по узлам, или по группам узлов и тем самым задавать любое распределение;

3) можно задавать начальное распределение температуры в нестационарной задаче, полученное из стационарного решения.

Задание опций решения задач нестационарного теплообмена рассмотрено в примерах. Здесь следует отметить разницу между терминами шаг нагружения и шаг решения. Шаг нагружения – это та конфигурация нагрузок, для которой получено решение. Например, к конструкции можно приложить ветровую нагрузку на первом шаге нагружения, а на втором – гравитационную нагрузку. При нестационарном анализе полную последовательность нагрузок часто разбивают на несколько шагов нагружения. Шаг решения – это изменение шага расчета внутри шага нагружения; используется главным образом при нестационарном и нелинейном анализе для улучшения точности и сходимости.