5. példa Konyhai elszívó
ernyő
Egy konyhai elszívó ernyő hatásosságát vizsgáljuk meg. A
berendezés rendeltetése, hogy a tűzhelyen keletkező meleg levegőt (és füstöt)
minél inkább eltávolítsa a helyiségből. A jelenséget időben előre haladó
szimulációval elemezzük, az ernyő hatásosságát a hőmérséklet megoszlás alapján
értékeljük.
Geometria
·
Használjon
mm-es hosszegységet!
·
Válassza
ki az YZ koordinátasíkot!
·
Futtassa
le a Canopy.js szkriptet!
·
Forgassa
szembe a síkot: jobbklikk a koordináta síkon/Look at
·
Váltson
Sketching módba és kösse össze és méretezze be a
rajzot az alábbi ábrának megfelelően, közben ügyeljen, az automatikus
kényszerek helyességére:
·
Hozza
létre a szobát: Create/Primitives/Box: Diagonal: 5000,4000,2700
·
Hozza
létre az elszívóernyő térfogatát és vonja ki a
szobából: Create/Extrude:
o Operation: Cut Mateal
o Depth: 2000
·
Vágja
ki az asztal térfogatát:
o Create/Primitives/Box
o Operation: Cut Material
o Diagonal Definition:
2000,700,900
·
Vágja
ki a légbevezető nyílás felületét:
o Create/Primitives/Box
o Operation: Imprint Faces
o Point 1: 0,3450,2700
o Diagonal: 5000, 150, 100
·
A
metszések előkészítéséhez fagyassza le a modellt: Tools/Freeze
·
Készítsen
egy újabb Sketch-et (Sketch2) az YZ koordináta síkon
(az eszköztár alsó sorában található New Sketch
parancsgomb felhasználásával) és váltson Sketcing
módba!
·
Duplikálja
a Sketch1 jobb- és bal szélső függőleges éleit:
o Élek kijelölése
o Modify/Duplicate
o Jobbklikk/Duplicate Selection
·
Készítsen
egy, az ernyőt éppen magában foglaló téglalapot az iménti két függőleges élből
úgy, hogy alsó és felső pontjaikat vízszintes vonalakkal összeköti!
·
Vágja
ki az ernyő belsejébe eső térrészt az alábbi módon:
o Create/Extrude
o Base Object: Sketch2
o Operation: Slice Material
o Extent Type: To Surface
o Target Face: válassza ki a
kihúzott ernyő végének felületét (az x=2000 felületen)!
o Merge Topology: No
·
Vágja
ki továbbá az ernyőhöz közeli teret:
o Create/Primitives/Box
o Operation: Slice Material
o Diagonal: 2500, 1500, 2700
·
Vágja
ki a sütőt reprezentáló hőforrás térfogatát:
o Create/Primitives/Box
o Operation: Slice Material
o Point 1: 100,100,900
o Diagonal: 1800, 500, 75
·
Készítsen
egyetlen part-ot a létrejött 4 partból: 4 Body
kiválasztása, jobbklikk/Form New Part.
·
Mentse
el a projektet és zárja le a Design Modeller ablakát!
Hálógenerálás
·
Hozza
létre az alábbi Named Selection-öket
a rajzok szerinti felületeken és térfogatokon:
o Pressure_Inlet – Légbevezető nyílás.
o Velocity_inlet1 –
Elszívás.
o Velocity_inlet2 –
Légbefúvás az ernyőben.
o Wall2 – Az ernyő végén és
tetején lévő lemezek.
o Fluid1
– A
sütőt reprezentáló hőforrás térfogata.
o Fluid2
– A
másik 3 térrész együtt. (Ügyeljen rá, hogy mindhárom ki legyen jelölve,
ellenkező esetben szilárd térrész keletkezik a modellben.)
·
Kapcsolja
ki az automatikus méretezést: Mesh/Sizing/Advanced Size Function: OFF
·
Adjon
meg méretet az ernyő belsejében lévő hálóra:
o Mesh/Insert/Sizing
o Geometry: Ernyő belsejének (body) kiválasztása,
o Element Size: 0.075m
·
Alkalmazzon
hexa hálót a távoli térrészek hálózására:
o Mesh/Insert/Method
o Geometry: Az "L" alakú térrész kiválasztása
o Method: Multizone
o Src/Trg selection:
Manual source
o Source: Adja meg az „L” alakú térrész felső három
felületét és a velük szemben lévő alsó („L” alakú) felületet.
·
Alkalmazzon
Patch Independent tetraéder hálót az ernyőhöz közeli térrészek hálózására (az
előbbihez hasonló módon).
·
Adjon
meg hálóméretet ugyanerre a térrészre:
o Mesh/Insert/Sizing
o Geometry: Az "L" alakú térrész kiválasztása,
o Element Size: 0.15m
·
Adjon
meg hálóméretet a sütő térfogatára:
o Mesh/Insert/Sizing
o Geometry: A sütő térfogatának kiválasztása,
o Element Size: 0.075m
·
Adjon
meg hálóméretet az ernyőhöz közeli térre:
o Mesh/Insert/Sizing
o Geometry: A közeli térrész kiválasztása
o Element Size: 0.1m
·
Generálja
a hálót!
A teljes háló (egy durvább
változat):
A háló egy metszeti képe:
·
Mentse
el a projektet és zárja be a Workbench Meshert!
Hideg áramkép
·
Indítsa
el a FLUENT-et: Project Schematic/Setup/Edit
·
Válassza
ki az alkalmas turbulencia modellt: Model/Viscous/Edit: K-epsilon, Realizable
·
Adja
meg az elszívás sebességét: Boundary Conditions/Velocity_inlet1/Edit: Velocity Magnitude (m/s): -0.5
·
Adja
meg az ernyő befúvás sebességét: Boundary
Conditions/Velocity_inlet2/Edit:
o Velocity Magnitude (m/s): 0.5
o Specification Method: Intensity and Hydraulic Diameter
o Turbulent Intensity: 10%
o Hydraulic Diameter: 0.01 m
·
Válassza
a pontosabb numerikus sémát:
Solution Method:
o Momentum: Second Order Upwind
o Turbulent Kinetic Energy : Second Order Upwind
o Turbulent Dissipation Rate: Second Order
Upwind
·
Inicializálja
a megoldást
·
Számítsa
ki az áramképet fűtés nélkül: Run Calculation/Number of Iterations=40, Calculate
·
Jelenítse
meg az áramvonalakat a sebesség nagysága szerint színezve, az alábbi módon:
Meleg áramkép
·
Kapcsolja
be az energiaegyenlet megoldását: Model/Energy/Edit: bekapcsolni.
·
Kérdezze
le a sütőt reprezentáló hőforrás térfogatát: Report/Volume Integrals/Set Up:
o Report Type: Volume
o Cell Zone: Fluid1
·
Kalkulálja
ki a hőforrás intenzitását úgy, hogy a kibocsátott tőteljesítmény 5000 W
legyen, majd állítsa be ezt az értéket a sütő térfogatában: Cell Zone Condotions/fluid1/Edit:
o Source Terms: bekapcsolni
o A Source Terms fülön: Energy: Edit
·
Number
of sources: 1
·
Értéke:
az imént kiszámított térfogati hőteljesítmény
W/m3-ben.
·
Válasszon
egy hőmérsékletfüggő sűrűségmodellt:
o Material/air/Edit/Density: Incompressible-Ideal-Gas
o Change/Create
o Close
·
A
felhajtóerő működéséhez be kell kapcsolni a gravitációt:
o General/Gavity : bekapcsolni
o z(m/s2):=-9.81
·
Időben
előre haladó számítást fogunk végezni: General/Time/Transient.
·
Ellenőrizze
a termikus peremfeltételeket a befúvásoknál és a
falakon!
·
Csak
a hőmérséklet mezőt inicializáljuk: Solution Initialization/Patch:
o Zones to Patch: mindkét
folyadékzóna
o Variable: Temperature
o Value: 300 K
·
Az
energia egyenlethez is használja a pontosabb numerikus sémát: Solution Methods/Energy: Second Order Upwind
·
Számítás
közben figyelni szeretnénk a hőmérséklet profilt, ezért:
o Hozzon létre egy metszősíkot az x=1m síkban: Surface/Iso-Surface/Surface of Constant: Mesh, x-Coordinate, Iso-Value=1
o Jelenítse meg ebben a síkban a hőmérséklet
megoszlást! (Egyelőre csak numerikus zaj látható.)
o Hozza létre az alábbi parancsot: Calculation Activities/Execute Command/Defined Commands=1, Active, When: Time Step, Command: disp cont temp
300 310
o Kapcsolja ki a reziduumok
grafikus megjelenítését:
Monitors/Residual/Edit:
Options/Plot: kikapcsolni.
·
Futtassa
tovább a számítást:
o Time Step Size: 0.5 s,
o Number of Time Steps: 50
o Calculate
o A "Do not store ..." kérdésre adjon "Store..."
választ!
Kiértékelés
·
Készítsen
további ábrákat a hőmérséklet megoszlásról és az áramképről!