Geometrie
Da die Ausgangsposition von bewegten Objekten im Taskdialogfeld "Bewegung" festgelegt werden kann, können Objekte im CAD-Modell nach Bedarf konstruiert werden. Bei der Vorbereitung des Analysemodells in Autodesk® CFD kann das Objekt an den richtigen Startpunkt verschoben werden. Beachten Sie, dass alle Begrenzungen (für strömungserzeugte Analysen) relativ zum ausgewählten Startpunkt sein werden.
Bewegte Objekte können vollständig innerhalb, teilweise innerhalb oder außerhalb des Volumenstroms starten. Bewegte Objekten können durch den Volumenstrom verlaufen und vollständig austreten. Wenn der bewegliche Festkörper außerhalb des Volumenstroms startet, aber diesen überlappt oder berührt, wird das Volumen außerhalb des Volumenstroms als Teil des Volumenstroms beibehalten, auch nachdem der Festkörper diesen Bereich verlassen hat. Dies stellt sich folgendermaßen dar:
Wenn sich ein Objekt durch das Fluidvolumen bewegt, so erscheint das Netz des Objekts und überlappt das Strömungsnetz. Die Festkörper blenden die Fluidelemente aus, und die Fließgeschwindigkeit wird in den Bereichen, in denen der Festkörper das Fluid überlappt, mit Null angezeigt.
Wenn Wärmeübertragung relevant ist, wird die Energiegleichung zwischen den Fluid- und Festkörperknoten berechnet. Die Wärmeübertragung zwischen dem beweglichen Festkörper und der Fluid ist offensichtlich eine Funktion der entsprechenden Materialien und der Geschwindigkeit des Festkörpers und des Fluids.
Die Bewegung eines beweglichen Festkörpers kann beschrieben werden als ein Festkörper, der mit einem statischen Festkörper kollidieren wird. Der Solver erlaubt diese Art der Bewegung, und Sie sollten sicherstellen, dass die physisch reale Festkörperbewegung definiert ist. Mithilfe der Vorschaufunktion kann die Bewegung "ausprobiert" werden, bevor Sie die Analyse ausführen. Dies wird im Abschnitt Bewegung beschrieben.
Vernetzung
Autodesk® CFD verwendet eine "Masken"-Methode zum Modellieren der Interaktion zwischen sich bewegenden Festkörpern und dem Fluid, durch das sich die Festkörper bewegen. Wenn ein beweglicher Festkörper sich durch das Fluid bewegt, maskieren dessen Elemente die Fluidknoten. Dies bedeutet, dass die Geschwindigkeit auf diesen Knoten durch die Bewegung des Festkörpers bestimmt wird. Die Netzdichte eines beweglichen Festkörpers und der Fluid in ihrem Verlauf müssen fein genug sein, um die Interaktion zwischen Festkörper und dem Fluid angemessen darzustellen.
Diese Abbildung zeigt ein zu grobes Fluidnetz. Da der Festkörper sich durch das Fluid bewegt, kann es passieren, dass die Festkörperelemente keine Fluidknoten maskieren. Daraus resultiert, dass der Festkörper keine Auswirkungen auf das Fluid hat:
Wenn das Fluidnetz so verfeinert wird, dass eine Reihe von maskierten Knoten innerhalb des Festkörpers ensteht, ist das Netz immer noch zu grob. Aufgrund der Bewegung des Festkörpers ist ein Druckgradient vorhanden. Mit nur einer Reihe von maskierten Fluidknoten kann nur ein Druckwert zum Fluid an jeder bestimmten Position übertragen werden. Der Gradient ist nicht verfügbar:
Die Geschwindigkeitsergebnisse werden für dieses Netz angezeigt. Die Geschwindigkeit entlang des Festkörpers ist sehr unregelmäßig und sollte durchgehend blau erscheinen. Die roten Bereiche zeigen die "durchschlagenden" Fluidergebnisse, wenn das Fluidnetz unzureichend ist:
Der Druck ist bei diesem Netz besonders unregelmäßig:
Um ein adequates Netz für den sich bewegenden Festkörper und den Verlauf des Fluids zu erstellen, sind zumindest zwei Reihen von maskierten Knoten über den gesamten Verlauf des Fluids erforderlich.
Im Allgemeinen muss der bewegliche Festkörper fein genug vernetzt werden, um Gradienten dadurch zu lösen. Der Fluidweg muss mit einem Netz mit ähnlicher Elementgröße erstellt werden.
Diese Methode erlaubt die Überdeckung der Fluidknoten und unterstützt Abstufungen im Druckfeld:
Die Geschwindigkeit für das feinere Netz wird angezeigt. Kein "Durchschlagen" tritt auf, und die Ergebnisse erscheinen plausibel:
Mehrere Layer der verdeckten Knoten erlauben die Auflösung des Druckgradienten, wie in der Abbildung auf der rechten Seite gezeigt. Das Objekt bewegt sich nach oben, hoher Druck auf der oberen Fläche und geringerer Druck auf der unteren Fläche sind erkennbar:
