1
Komputerowa Analiza Przepływów
Ćwiczenie 1
Temat: Symulacja nieustalonego przepływu przez zawór
Celem ćwiczenia jest symulacja przepływu czynnika przez zawór z wykorzystaniem programu
Fluent. Ćwiczenie pozwala zapoznać się z techniką generacji siatki obliczeniowej, definiowania
warunków brzegowych potrzebnych do obliczeń z wykorzystaniem siatek przemieszczających się
oraz z możliwością wizualizacji wyników obliczeń w programie Fluent.
W ramach ćwiczenia należy wykonać siatkę obliczeniową w programie Gambit oraz zrealizować
obliczenia przepływu i wymiany ciepła w programie Fluent. Ćwiczenie obejmuje dwa etapy. W
pierwszym etapie symuluje się przepływ przez zawór, przy założeniu, że nie uwzględnia się strat
wynikających z nieszczelności pomiędzy częścią obrotową zaworu oraz korpusem (Rys 1). W
drugim etapie symuluje się przepływ przez zawór z uwzględnieniem przecieku (Rys 2) w obrębie
samego zaworu. W celu rozpoczęcia drugiej części ćwiczenia konieczne jest ukończenie
pierwszej części zadania. W celu wizualizacji w czasie zmian ciśnienia, prędkości oraz rozkładu
temperatury należy uruchomić opcję animacji wyników obliczeń. Wizualizację przepływu i
rozkładu temperatur należy przedstawić prowadzącemu ćwiczenie.
Widok obydwu siatek obliczeniowych przedstawiony jest na Rys. 1 i 2. Na Rys 1 symbolem A
oznaczono kanał dolotowy, symbolem B oznaczono ruchomy fragment zaworu, natomiast
symbolem C oznaczono kanał wylotowy. Technika wykonywania siatek obliczeniowych w
programie Gambit jest dowolna. Istotnym elementem jest poprawne zadeklarowanie w programie
Gambit granic obszaru obliczeniowego typu „Interface”, stanowiących element wspólny
pomiędzy dwoma obszarami płynu (np. pomiędzy elementami płynu będącymi w spoczynku i
poruszającymi się w wyniku obrotu ruchomej części zaworu). Przykładowa para takich
elementów (krzywych) oznaczona jest na Rys. 1 jako „int_zew” oraz „int_wew”. W przypadku
analizowanego przepływu przez zawór, krzywe „int_zew” , „int_wew” mogą stanowić ściankę
(w przypadku gdy zawór jest zamknięty, jak pokazano na Rys 1) lub element płynu (jeżeli
wystąpi przepływ w kanałach A, B i C, spowodowany otwarciem zaworu). Na wlocie do obszaru
obliczeniowego należy zadeklarować warunek „pressure_inlet” a na wylocie „pressure_outlet”.
Krawędzie które nie są oznaczone na Rys 1 i 2 będą traktowane jako ścianka. Należy również
zdefiniować trzy obszary przepływu: np. jako „wlot”, „czesc_obrotowa” i „wylot”.
Po wczytaniu siatki w programie Fluent należy ją przeskalować (jednostka długości odpowiada 1
cm). Połączyć (zlinkować) przy pomocy „Define/Grid interface” interface’y „int_zew” i
„int_wew” przedstawione na Rys. 1 oraz interface’y „int_zew” i „int_szczelina_zew” oraz
„int_szczelina_wew” i „int_wew” przedstawione na Rys. 2.
Przepływ czynnika przez zawór traktuje się jako nieustalony i turbulentny. Zmianę natężenia
przepływu realizuje się poprzez regulację stopnia otwarcia zaworu. Do symulacji ruchu części
obrotowej zaworu (oznaczonej symbolem B na Rys 1) używa się poruszającej się (obracającej)
