Раздел 9: Назначение граничных условий

Пред.: упражнение 2 | Далее: упражнение 3

В предыдущем разделе мы обсудили назначение, создание материалов и управление ими в проекте. В этой главе мы сосредоточим внимание на том, как дизайн взаимодействует с его окружением. Назначая граничные условия, такие как скорость потока, давление и температура для проемов и других конкретных местах, мы эффективно "соединяем" виртуальный проект с физическим миром. Кроме того, граничные условия позволяют задать параметры внутренней температурной нагрузки, таких как тепловыделение, которое часто встречается при моделировании электроники.

Граничные условия определяют входные модели имитации. Некоторые условия, например, скорость и объемная скорость потока, определяют, как жидкость входит или покидает модель. Другие условия, такие как тепловой коэффициент и тепловой поток, определяют обмен энергии между моделью и ее окружением.

Граничные условия соединяют модель имитации с окружающей средой. Без них, моделирование не определено, и в большинстве случаев продолжение невозможно. Большинство граничных условий могут быть определены как установившийся или временный процесс. Установившиеся граничные условия сохраняется на протяжении всего моделирования. Переходные граничные условия изменяются со временем и часто используются для моделирования события или циклического явления.

Примечание. Поток и тепло входят в модель и выходят из нее в указанных местах. Внешние поверхности без граничных условий считаются адиабатными стенками (без потоков и теплопередачи).

Использование граничных условий

Назначение граничных условий

Для начала необходимо включить Граничное условие на вкладке Настройка > панель Настройка задач (A) или в строке состояния проекта (Б):

выбор задания

Работа вблизи модели

работа вблизи модели

  1. Щелкните левой кнопкой мыши по модели (поверхности или детали).
  2. Нажмите кнопку «Редактировать» на контекстной панели инструментов.
  3. Задайте параметры в диалоговом окне быстрого редактирования Граничные условия.

В качестве альтернативы, щелкните правой кнопкой мыши по модели или по ветке в строке состояния проекта и выберите Редактировать...

Работа на удалении от модели

работа на удалении от модели

  1. Щелкните левой кнопкой мыши по модели (поверхности или детали), чтобы выбрать ее.
  2. Выберите Редактировать на контекстной панели Граничные условия.
  3. Задайте параметры в диалоговом окне быстрого редактирования Граничные условия.

Назначение граничных условий в диалоговом окне быстрого редактирования

  1. Установите условие Тип.
  2. Задайте Единицы измерения (если применимо).
  3. Задайте Изменение времени (Устойчивое состояние или переходное).
  4. Примените настройки в соответствии с условиями, такие как Нормальная или Составная для скорости или Статическое или Измеряемое для давления. Измените направление потока для скорости, объемный расход или массовый расход.
  5. Укажите значение.
  6. Нажмите Применить.

Определение и применение граничного условия

Альтернативный рабочий процесс состоит в создании граничного условия до его применения к модели.

  1. Выберите Редактировать на контекстной панели Граничные условия. В качестве альтернативы щелкните правой кнопкой мыши по ветке Граничные условия в строке состояния проекта и нажмите Новое граничное условие...
  2. Определите граничное условие в диалоговом окне быстрого редактирования Граничные условия и нажмите Применить.
  3. Перетащите параметр «Не назначено» со строки состояния проекта на модель:

перетаскивание граничного условия

Примечание. Чтобы назначить параметр, который уже назначен другому объекту, перетащите его со строки состояния проекта на модель.

Удаление граничного условия

Чтобы удалить граничное условие из определенного объекта (несколько способов):

Чтобы удалить одно граничное условие из нескольких объектов:

  1. Разверните ветку Граничные условия в строке состояния проекта.
  2. Щелкните правой кнопкой мыши по нужному условию.
  3. Нажмите Удалить.

Чтобы удалить все граничные условия:

  1. Щелкните правой кнопкой мыши по ветке Граничные условия в строке состояния проекта.
  2. Нажмите кнопку Удалить все.

Граничные условия потока

Граничные условия потока отвечают на следующие вопросы:

Потоком можно управлять несколькими способами:

Граничные условия потока применяются к наружным поверхностям и, как правило, включают в себя:

Впускное отверстие

Выпускное отверстие

Расход

Pstatic = 0

Pstatic = 0

Расход

Pstatic > 0

Pstatic = 0

Внешний вентилятор (давление)

Pstatic = 0

Pstatic = 0

Внешний вентилятор (напряжение)

Pstatic = 0 (внутренний вентилятор)

Pstatic = 0

Наиболее часто используемые граничные условия потока...

Скорость

  • Скорость обычно используется в качестве граничного условия на входе.
  • Укажите к выбранной поверхности либо нормали, или в Декартовых компонентах.
  • Скорость может быть применена к выходному отверстию если она направлена из модели.
  • Для того чтобы определить полностью спроектированный профиль потока для состояния скорости, установите флажок Полностью спроектированный.

Объем расхода

  • Примените к плоским входным (а иногда выходным) отверстиям.
  • Это особенно полезно, если плотность постоянна.
  • Чтобы определить полностью спроектированный профиль потока для состояния объема расхода, установите флажок Полностью спроектированный.

Массовый расход

  • В основном применяется для входных отверстий (только плоских).
  • Массовый расход можно применить к выходному отверстию, если направление потока — из модели.

Давление

  • Граничное условие давления обычно используется на выходном отверстии.
  • Рекомендуемым (и наиболее удобным) условием на выходе является статическое, калиброванное давление со значением 0.
  • Никакие другие условия не нужны на выходе.
  • Если известно падение давления через устройство, задайте давление на входе (в виде статического давления измерителя) и значение 0 для статического измерителя на выходе.

Скольжение/симметрия

  • При условии скольжения поток жидкости проходит вдоль стены, а не останавливается у стены, что обычно возникает вдоль стены.
  • Однако, жидкостью предотвращается протекание через стену.
  • Скользящее стены используются для определения плоскостей симметрии.
  • Симметричная поверхность не должна быть параллельна оси координат.

В Autodesk® CFD доступны и другие граничные условия потока. Условия, перечисленные выше, наиболее часто используются в работе. Нажмите здесь, чтобы просмотреть описания всех граничных условий потока в Autodesk® CFD.

Граничные условия теплопередачи

Тепло может исходить из известной температуры, тепловой нагрузки (например, электронный чип), излучения или сопротивления для электрического тока. Граничные условия тепла ответят на следующие вопросы:

Примечание. Чтобы рассчитать теплопередачу, в модели для Autodesk® CFD должна быть указана температура. Это может быть температура или граничное условие пленочного коэффициента.

Наиболее часто используемые граничные условия теплопередачи...

Температура

  • Граничные условия температуры должны быть заданы для всех входных отверстий при запуске теплопередачи.
  • Статический температурный режим рекомендуется для большинства анализов теплопередачи.
  • Используйте общую температуру в качестве температуры на входе для анализа сжимаемой теплопередачи.

Общий тепловой поток

  • Суммарный тепловой поток — это условие, при котором теплоту воздействует непосредственно на заданную поверхность.
  • Примените непосредственно состояние общего теплового потока. (Не разделять на область поверхности.)
  • Это очень удобно, так как значение не будет пересчитано если площадь поверхность изменится.
  • Общий тепловой поток должен применяться только к наружной поверхности стены.

Пленочный коэффициент

  • Также известное как условие конвекции, обычно используется для моделирования охлаждения.
  • Назначьте тепловые коэффициенты на внешние поверхности для моделирования окружающей среды, которая является внешней по отношению к устройству.
  • Следует применять только к внешним поверхностям.

Излучение

  • Граничное условие излучения моделирует радиационный теплообмен для выбранных поверхностей и внешнего источника по отношению к модели.
  • Это «коэффициент излучения пленки» в том, что он отображает поверхность для заданной тепловой нагрузки с использованием исходной температуры и состояния поверхности.

Полное выделение тепла

  • Полным тепловыделением является тепловая нагрузка, которая не разделяется по объему детали.
  • Это рекомендуемое условие для большинства приложений тепловой нагрузки, поскольку значение не должно быть скорректировано при изменении объема детали.

Существует несколько граничных условий теплопередачи, доступных в Autodesk® CFD. Условия, перечисленные выше, наиболее часто используются в работе. Щелкните здесь для просмотра описания всех граничных условий теплопередачи в Autodesk® CFD.

Пред.: упражнение 2 | Далее: упражнение 3

Назад к начальной странице обучения