ANSYS AIM – программное обеспечение для инженеров-конструкторов, позволяющее производить расчёты прочности, потоков жидкости и газа, тепловые расчёты, расчёты электромагнитных полей, а также связанные расчёты нескольких задач одновременно.

Начиная с первого релиза в рамках 16-й версии ANSYS, с каждой версией AIM приобретает дополнительные возможности, в том числе нацеленные на решение узкоспецифических задач. В данной статье я хотел рассказать об использовании выражений, зависящих от результатов расчёта, в таких приложениях, как расчёт принудительной вентиляции. Конечно, с необходимостью использования таких выражений приходится сталкиваться не так часто, но для некоторых расчётов такая возможность является очень важной.

В большинстве расчётов задач внутреннего течения заданы характеристики на входном и выходном сечении: скорость на входе и статическое давление на выходе, либо же величины давления на входе и на выходе. По этим исходным величинам решатель рассчитывает поток, и пользователь получает информацию о его скорости либо же расходе.

Однако, эти величины могут быть не известными в таких задачах, как расчёт принудительной вентиляции. В этом случае расход воздуха должен быть связан с давлением во входном сечении через аэродинамическую характеристику вентилятора, полученную производителем экспериментально.

До 18-й версии такие задачи не поддавались автоматизированному расчёту в AIM. Необходимо было либо предполагать какой-то из параметров системы, либо же передавать расчёт более квалифицированному расчётчику, располагающему более сложным инструментарием (например, ANSYS Fluent). Сегодня инженеры-конструкторы вполне способны рассчитывать такие задачи самостоятельно с помощью AIM.

Оптимизация систем принудительной вентиляции с помощью ANSYS AIM

Автоматизированный расчёт систем принудительной вентиляции возможен в AIM благодаря использованию выражений, зависящих от результатов расчёта (solution dependent expression). Эти выражения можно прописывать для определения граничных условий, в то время как в выражении могут использоваться переменные, зависящие от результатов.

В рассматриваемом примере расход воздуха в выходном сечении используется для определения давления во входном сечении. Типовая задача инженера-конструктора в данном случае – определить, достаточно ли используемого вентилятора для эффективного охлаждения системы. Аэродинамическая характеристика вентилятора обычно задана кривой, построенной по экспериментальным точкам.

По точкам экспериментальной кривой с помощью простейшего инструмента интерполяции (достаточно функционала Excel) можно получить аналитическую функцию, моделирующую экспериментальную характеристику. Располагая информацией о сопротивлении системы, которое рассчитывается в AIM, мы получаем возможность узнать давление и расход потока. Таким образом можно быстро узнать, хватает ли выбранного вентилятора для охлаждения, либо же мощность вентилятора избыточна.

Ещё один пример задачи, в которой необходимо использование выражений, – расчёт резервуаров с жидкостью. Давление в жидкости увеличивается с глубиной, и выражение для давления жидкости в зависимости от глубины позволяет описать граничные условия более точно, чем в предположении о равномерном распределении давления.

Источник: ansys-blog.com
Автор: John Graham