APM FGA

Программный продукт APM FGA создан на базе модулей APM Structure3D и APM Studio и предназначен для анализа кинематических, динамических, тепловых, энергетических и силовых характеристик течений жидких и газовых сред, а также количественной и качественной оценки их влияния при проектировании ряда инженерно-технических объектов, таких как:

• гидравлическое и пневматическое оборудование различного назначения, системы автоматического управления, в которых жидкость или газ выступают в качестве рабочих сред;
• системы нагрева, охлаждения и вентиляции, в которых жидкость или газ выступают в качестве теплоносителей;
• объекты, которые подвергаются воздействиям ветровых потоков.

Анализ потенциальных течений позволяет рассчитывать поля давлений и скоростей идеальных течений (несжимаемых, изотермических, невязких).

Анализ фильтрации течений в стационарной и нестационарной постановках позволяет рассчитывать поля давлений и скоростей течений через ортотропную пористую среду.

Анализ течений Навье-Стокса может быть использован для расчета полей кинематических, динамических, тепловых, энергетических характеристик внутренних/внешних малосжимаемых течений в стационарной ламинарной/турбулентной изотермической/термической постановках.

Анализ потенциальных течений

Анализ потенциальных течений APM FGA используется для расчета полей давлений и скоростей идеальных течений.

‍

‍Анализ фильтрации течений

Анализ фильтрации течений в APM FGA используется для расчета полей давлений и скоростей течений через ортотропную пористую среду; реализован в стационарной и нестационарной постановках.

Анализ течений Навье-Стокса

Анализ течений Навье-Стокса в APM FGA используется для расчета полей кинематических, динамических, тепловых, энергетических характеристик внутренних/внешних малосжимаемых течений в стационарной ламинарной/турбулентной изотермической/термической постановках.

При проектировании или оптимизации инженерно-технических объектов различного назначения возрастает необходимость учета взаимодействия этих объектов с жидкой или газообразной средой, а также количественной и качественной оценки влияния течений на эти объекты.

Численное моделирование, реализованное в APM FGA, может использоваться для описания процессов ламинарных и турбулентных, стационарных и нестационарных, изотермических и неизотермических течений жидкостей и газов, а также сопряженного теплообмена, основанного на взаимодействии полей температур и тепловых потоков на границах раздела агрегатных состояний вещества.

Функциональные возможности анализа течений Навье-Стокса.

1. Модели турбулентности:

• алгебраическая, основанная на гипотезе пути смешения Прандтля;
• k-epsilon стандартная.

2. Процессы теплообмена:

• теплопроводность;
• конвекция:

- адвекция;

- вынужденная;

- свободная;

• излучение;
• смешанная;

3. Сопряженный теплообмен.

4. Сопряженные задачи типа одностороннего FSI (Fluid Structure Interaction)- расчет напряженно-деформированного состояния для твердых тел с использованием ранее полученных результатов анализа течений Навье-Стокса (полей давлений и/или температур) в качестве нагрузок.

Свойствами течений могут являться:

• плотность;
• вязкость;
• удельная теплоемкость;
• теплопроводность.

Граничными условиями могут быть:

• скорость;
• давление;
• расход;
• ускорение;
• температура;
• тепловой поток;
• тепловая конвекция;
• тепловая радиация.

Все свойства и граничные условия течений могут быть заданы в виде постоянных значений или переменных с помощью графиков, таблиц, функций относительно координат, температур, давлений.

Для каждого из типов анализа течений используется конечно-элементная формулировка, основанная на базовых законах сохранения.

Поддерживаемыми типами конечных элементов являются объемные элементы первого порядка:

• 4-х узловой тетраэдр;
• 5-и узловая пирамида;
• 6-и узловая призма;
• 8-и узловой гексаэдр.

Результатами каждого из типов анализа являются:

• поля давлений;
• поля скоростей.

Дополнительными результатами анализа течений Навье-Стокса, в зависимости от типа учитываемых мультифизических процессов, могут являться:

• градиенты, роторы, дивергенция скоростей;
• градиенты давлений, напряжения Рейнольдса;
• температура, градиенты температур, тепловые потоки;
• кинетическая энергия турбулентности, диссипация турбулентности, турбулентная вязкость, турбулентная теплопроводность;
• плотность, вязкость, удельная теплоемкость, теплопроводность.

В зависимости от типа, результат анализа может быть представлен в виде статических контурных, векторных карт, линий тока, или в виде анимаций скалярных и векторных полей характеристик течений.