Рассматривается участок палубы арктического корабля. Снаружи корабля -30 градусов, высокая влажность и ветер. Внутри корабля греющий кабель, теплоизоляционный слой и поддерживаемая температура 15 градусов. Необходимо понять, хватит ли мощности греющего кабеля и плотности его укладки, чтобы не допустить обледенения палубы.
Импортирование геометрической модели
Импортируйте геометрическую модель скачать файл. Для этого на панели инструментов нажмите на значок Импорт, выберите нужную модель и нажмите Готово.
В результате импортируется модель.
Задание материала и свойств блока
Создайте четыре типа материала. На панели команд выберите Режим - Материал, Объект - Управление материалами. В открывшемся виджете Управление материалами в средней колонке укажите имя первого материала. В колонке свойств откройте список Общие и перетащите Плотность в колонку Свойства материала. Затем в левой колонке перейдите в раздел Температурные свойства и перетащите Коэффициент удельной теплоемкости, проделайте тоже самое для Температурные свойства → Температурные изотропные → Коэффициент теплопроводности. Задайте необходимые значения.
Создайте второй материал.
Создайте третий материал.
Создайте четвертый материал.
Нажмите Применить. Закройте окно.
Создайте первый блок c названием "Палуба". На панели команд выберите Режим - Блоки, Объект - Блок, Действие - Добавить сущность в блок. Задайте необходимые параметры. Нажмите Применить.
Проделайте аналогичные действия для создания еще трех блоков. Параметры для второго блока: название "Изоляция" и ID объекта 2, параметры для третьего блока: название "Греющий кабель" и ID объекта 1, параметры для четвертого блока: название "Воздух" и ID объектов 4 5.
Задайте свойства первому блоку. На панели команд выберите Режим - Блоки, Объект - Блок, Действие - Свойства/параметры блока. Задайте необходимые параметры. Нажмите Применить.
Проделайте аналогичные действия для задания свойств еще трем блокам. Параметры для второго блока: категория Объемное тело и материал Изоляция, категория Объемное тело и материал Греющий кабель, параметры для четвертого блока: категория Объемное тело и материал Воздух.
Построение сетки
Срастите объемы. На панели команд выберите Режим - Геометрия, Объект - Объем, Действие - Отпечатаь/срастить. Из выпадающего списка выберите Срастить и задайте необходимые параметры. Нажмите Применить.
Для построения тетраэдальной сетки задайте в настройках сетки тип элемента по умолчанию, для этого на верхней панели выберите Инструменты - Настройки. Далее в настройках найти раздел "Настройки сетки" и выбрать тип элемента - тетраэдр, после чего нажать "Сохранить".
Постройте сетку на объеме 2. На панели команд выберите Режим - Сетка, Объект - Объемная, Действие - Интервалы. Из выпадающего списка выберите Автоматический размер и задайте необходимые параметры. Нажмите Применить, Построить сетку.
Постройте сетку на объеме 1.
Постройте сетку на объемах 3 4 5.
Задание граничных условий
Задайте конвекцию на внутреннюю поверхность палубы. На панели команд выберите Режим - Граничные условия, Объект - Конвекция, Действие - Создать. Задайте необходимые параметры и нажмите Применить.
Задайте конвекцию на внешние поверхности палубы. На панели команд выберите Режим - Граничные условия, Объект - Конвекция, Действие - Создать. Задайте необходимые параметры и нажмите Применить.
Задайте греющему кабелю тепловой поток. На панели команд выберите Режим - Граничные условия, Объект - Тепловой поток, Действие - Создать. Задайте необходимые параметры и нажмите Применить.
Задайте постоянную температуру холодного воздуха за бортом. На панели команд выберите Режим - Граничные условия, Объект - Температура, Действие - Создать. Задайте необходимые параметры и нажмите Применить.
Задайте постоянную температуру снаружи теплоизоляционного слоя. На панели команд выберите Режим - Граничные условия, Объект - Температура, Действие - Создать. Задайте необходимые параметры и нажмите Применить.
Задайте начальную температуру палубе. На панели команд выберите Режим - Начальные условия, Объект - Температура, Действие - Создать. Задайте необходимые параметры и нажмите Применить.
Запуск расчета
Для запуска на расчет в CAE Fidesys выберите на панели команд Режим - Настройки расчета, Объект - Статический, Действие - Общие. Задайте требуемые параметры и нажмите Применить, Начать расчет.
Анализ результатов
Откройте файл с результатами. Это можно сделать тремя способами:
- Нажмите Ctrl+E;
- В главном меню выберите Расчёт - Результаты. Нажмите Открыть последний результат;
- На панели команд выберите Результаты (Режим - Результаты, Результаты - Открыть Результаты).
Появится окно Fidesys Viewer, в котором вы сможете ознакомиться с результатами расчёта.
На верхней панели выберите: Температура. В результате на модели отобразится распределение температуры.
Для наглядности сделайте разрез. Выберите Фильтры - Алфавитный указатель - Срез. Укажите нормаль либо направление, в котором следует сделать срез. Нажмите Применить. После применения настроек должна отобразиться следующая картина:
По результатам расчета видно, что данного греющего кабеля недостаточно для противодействия обледенению палубы и требуется более плотная укладка кабеля или замена его на более мощный.
Использование консольного интерфейса
Построение геометрии, генерацию сетки, задание граничных условий и материалов можно выполнить с использованием консольного интерфейса. Ниже приведён код программы, позволяющий выполнить шаги описанного выше руководства, необходимо только самостоятельно указать полный путь и название сохраняемого файла.
reset
import acis"D:/Fidesys_projects/geom2.sat" nofreesurfaces healattributes_on separate_bodies
creatematerial 1
modifymaterial 1 name 'Палуба'
modifymaterial 1 set property 'DENSITY' value 7856
modifymaterial 1 set property 'SPECIFIC_HEAT' value 458
modifymaterial 1 set property 'ISO_CONDUCTIVITY' value 58
creatematerial 2
modifymaterial 2 name 'Изоляция'
modifymaterial 2 set property 'DENSITY' value 100
modifymaterial 2 set property 'ISO_CONDUCTIVITY' value 0.038
modifymaterial 2 set property 'SPECIFIC_HEAT' value 900
creatematerial 3
modifymaterial 3 name 'Греющий кабель'
modifymaterial 3 set property 'DENSITY' value 8930
modifymaterial 3 set property 'SPECIFIC_HEAT' value 0.375
modifymaterial 3 set property 'ISO_CONDUCTIVITY' value 390
creatematerial 4
modifymaterial 4 name 'Воздух'
modifymaterial 4 set property 'DENSITY' value 1.3
modifymaterial 4 set property 'SPECIFIC_HEAT' value 1.03
modifymaterial 4 set property 'ISO_CONDUCTIVITY' value 0.022
setduplicate block elements off
block 1 addvolume 3
block 1name 'Палуба'
block 2 addvolume 2
block 2name 'Изоляция'
block 3 addvolume 1
block 3name 'Греющий кабель'
block 4 addvolume 4 5
block 4name 'Воздух'
block'Палуба' material 1 cs 1 element solid order 1
block'Изоляция' material 2 cs 1 element solid order 1
block'Греющий кабель' material 3 cs 1 element solid order 1
block'Воздух' material 4 cs 1 element solid order 1
mergevolume all
set defaultelement tri
volume2 size auto factor 5
mesh volume2
volume1 size auto factor 5
mesh volume1
volume 3 45 size auto factor 5
mesh volume3 4 5
# коэффициент теплоотдачи с поверхности палубы. Внутри температура 15, снаружи -30
createconvection on surface 77 80 to 85 surrounding value 15 coefficient value 5
createconvection on surface 78 79 surroundingvalue -30 coefficient value 44
# примерная площадь поверхности греющего кабеля: 25 м^2,длина 135 м
# мощностьгреющего кабеля при температуре -30 - 115 Вт/м, КПД прbмем за 80%
# тогдатепловой поток через поверхность кабеля примерно 500 Вт/м^2
createheatflux on surface 1 to 64 value 500
#постоянная температура холодного воздуха за бортом -30
createtemperature on surface 97 value -30
#постоянная температура 15 снаружи теплоизоляционного слоя
create temperature on surface 72 value 15
# начальныеусловия: палуба 15 градусов
createinitial temperature on volume 1 2 3
modifyinitial temperature 1 value 15
analysistype static heattrans dim3
.svg)
.jpg)
.jpg)
