Angewandte Strömungssimulation

Transkript

1 Angewandte Strömungssimulation 5. Praktikum Auswertung 6. Einführung in das Gruppenprojekt Stefan Hickel

2 Vergleich y+=1 zu y+=10 Ergebnisse y+=1 y+=10

3 Ergebnisse y+=1 y+=10

4 Ergebnisse

5 Ergebnisse y+=1 y+=10

6 Ergebnisse Vergleich Viskosität bzw. Reynolds-Zahl h = 1.8e-5 kg/ms h = 1.8e-7 kg/ms

7 Ergebnisse h = 1.8e-5 kg/ms h = 1.8e-7 kg/ms

8 Ergebnisse

9 Ergebnisse h = 1.8e-5 kg/ms h = 1.8e-7 kg/ms

10 Ergebnisse Vergleich kompressibel / isotherm kompressibel Isotherm

11 Ergebnisse kompressibel Isotherm

12 Ergebnisse kompressibel Isotherm und Air at 25

13 Angewandte Strömungssimulation 6. Einführung in das Gruppenprojekt Stefan Hickel

14 Lizenzeinstellungen Alle ANSYS Produkte können im CIP Pool aus dem Startmenü geöffnet werden. Start Alle Programme ANSYS ANSYS, Inc. License Manager > Server ANSLIC_ADMIN Utility Klick auf Set License Preferences for User in der linken Spalte Auswahl der Version (14.5) Stefan Hickel - Angewandte Strömungssimulation 14

15 Lizenzeinstellungen Kategorien Lizenzen 1=Lizenz verwenden 0=Lizenz nicht verwenden Stefan Hickel - Angewandte Strömungssimulation 15

16 Lizenzeinstellungen Folgende Lizenzen müssen verwendet werden: Solver: 1: ANSYS Academic Teaching Lizenzen (2x) 0: Rest PrepPost: 0: Alle HPC: 0: Alle Stefan Hickel - Angewandte Strömungssimulation 16

17 Flügelgeometrie einlesen Download der Geometrie je nach Aufgabe: Datei enthält ICEM Geometrie und experimentellen Druckbeiwert: cp= p p 2 0.5ρ u Stefan Hickel - Angewandte Strömungssimulation 17

18 ICEM Vorbereiten Anpassung von Modelltoleranzen» Settings Model/Units 1E-9 Stefan Hickel - Angewandte Strömungssimulation 18

19 Einlesen der Geometrie File -> Import Geometry -> Formatted Point Data Datei *_TO_ICEM.dat auswählen Nur Punkte und Linien importieren 1E-9 Apply Stefan Hickel - Angewandte Strömungssimulation 19

20 Allgemeine Hinweise - Gitter Grundsätzliche jede aus der Vorlesung bekannte strukturierte Gittertopologie mit ICEM möglich (H-, O- und C-Gitter) Bevor man mit dem Blocking startet, erstmal sinnvolle Topologie überlegen Scharfe Kanten + Knicke im Netz vermeiden, meist gefällt der Strömung, was dem Auge gefällt Gittertopologie der vermuteten Strömungsrichtung anpassen Nicht alle Edges und Vertices müssen zugewiesen werden Stefan Hickel - Angewandte Strömungssimulation 20

21 Setup Zusätzliche Einstellungen Überwachen des Simulationsverlauf durch Backup- Files Regelmäßiges Herausschreiben des aktuellen Standes Output Control -> Backup Identifikation problematischer Stellen im Gitter anhand von Residuen -> Gitter lokal anpassen! Aktivieren von Output Equation Residuals -> All für Backup und Result Files im Output Control Stefan Hickel - Angewandte Strömungssimulation 21

22 Setup Allgemeine Hinweise Heat Transfer Option, Randbedingungen und Initialisierung sinnvoll wählen -> Aufgabenstellung Isentropenbeziehungen und ideales Gas: p 0 p = 1 + κ 1 2 M2 T 0 T = 1 + κ 1 2 M2 ρ 0 ρ = 1 + κ 1 2 M2 p = ρrt κ κ 1 1 κ 1 Stefan Hickel - Angewandte Strömungssimulation 22

23 Solver Einstellungen Erhöhung der Genauigkeit (sinnvoll!) Working Directory Stefan Hickel - Angewandte Strömungssimulation 23

24 Fortsetzen/Initialisierung Zur Fortsetzung mit gleichem Setup einfach das *.res File als Solver Input File auswählen Initialisierung mit einem vorhandenen ähnlichen Ergebnis: Haken setzen Bestehendes Ergebnis *.res oder *.bak Fortsetzen des Konvergenzverlaufes Vorgabe des Gitters: Solver Input File oder Intial Values Dient bei unverändertem Gitter der Vermeidung der Interpolation Stefan Hickel - Angewandte Strömungssimulation 24

25 Überwachung der Simulation Regelmäßig Residuen im CFD-Post analysieren (siehe Folie 21) Im CFX Solver Monitor erstellen und die Imbalances überwachen (logarithmisch). Diese sollten unter 10-2 % liegen. Die Darstellung ist standardmäßig in Prozent! Größe Wallscale ist bei BSL basierten Turbulenzmodellen nötig und braucht oft lange zum Konvergieren. Stefan Hickel - Angewandte Strömungssimulation 25

26 Zeitschritt 3 stationäre Zeitschritttypen: local, physical und automatic: Physical gibt in allen Zellen einen Zeitschritt in [s] vor -> Gefahr der Instabilität in kleinen Zellen, dafür schneller Transport in kleinen Zellen möglich Local gibt in jeder Zelle einen angepassten Zeitschritt vor -> Schneller Transport in großen Zellen möglich Generell: Sowohl zu große als auch zu kleine können Instabilität hervorrufen -> Variation Wechsel des Zeitschritttyps: Neues def-file und mit vorhandenem *.res initialisieren (Use mesh from Initial Values) Stefan Hickel - Angewandte Strömungssimulation 26

27 Tipps zur Auswertung Rezirkulationsgebiet Isofläche u = m/s Visualisierung des Stoßes durch Isomachfläche M = 1 Stefan Hickel - Angewandte Strömungssimulation 27

28 Tipps zur Auswertung Schlierenbilder: In kompressiblen Strömungen werden Schlierenbilder zur Darstellung von Stößen und Expansionen verwendet» Darstellung des Dichtegradienten (Variable: Density Gradient)» Vorsicht: Im Experiment liegt ein querschnittsgemitteltes Ergebnis vor Stefan Hickel - Angewandte Strömungssimulation 28

29 Prinzipien zur Ergebnisdarstellung Sinnvolle Farbpalette mit aussagekräftigem Wertebereich wählen Achsen beschriften Legenden erstellen Isoflächen und linien sind nur unter Angabe des Isowertes sinnvoll Anfangs- und Randbedingungen angeben Bei abgeleiteten Größen sollte stets die Formel mit angegeben werden Stefan Hickel - Angewandte Strömungssimulation 29

30 Prinzipien zur Ergebnisdarstellung Randbedingungen, Turbulenzmodelle, Diskretisierungsverfahren müssen immer angegeben werden Zur Beurteilung der Wandauflösung ist die Größe y+ im Post einsehbar. Stefan Hickel - Angewandte Strömungssimulation 30