Star-CD. Задание граничных условий

Актуально для версии 3.15а

В этой статье предполагается, что положение граничных условий уже задано.

В предлагаемом примере теплоперенос и перенос массы происходит в турбулентном потоке жидкости. Наличие радиационного переноса и граничных условий для солнечного излучения не учитывается.

Как правило задание граничных условий осуществляется с помощью соответствующих панелей STAR GUIde. Помните, что тип граничных условий уже может быть определен, как часть описания местоположения граничного условия - но это не обязательно.

Граничное условие Wall

Тип граничного условия по умолчанию (задается как область номер ноль) можно изменить с основного Wall на любой другой. Применительно к двухмерным задачам более приемлимым может оказаться задание области номер 0 в виде плоскости симметрии (Symmetry). Тем не менее, следует проявлять особую осторожность, если в модели существуют преграды и/или области твердое тело - жидкость, так как по умолчанию эти области внутренних граничных условий так же будут отнесены к области номер ноль.

Для окончательного ввода информации необходимо нажать на клавишу Apply.

При выборе проскальзывающего типа стенки (Slip) все компоненты U,V,W деактивизируются. Если у вас стенка не проскальзывает (No Slip) то пользователь может задать скорости действующие на этой стенке. Для шероховатых стенок существует три типа опций :

1. Standard - стандартная опция позволяющая учесть шероховатость с помощью эмпирического коэффициента (9,0 для гладких стенок 1,137 для очень шероховатых стенок).

2. Specify - опция задающая полностью шероховатую модель стенки. Для нее необходимо ввести эквиволентную высоту шероховатости и смещение плоскости нулевой скорости.

3. User - описывает шероховатость стенки с помощью пользовательской подпрограммы.

Для расчета теплопереноса на стенке (опция Wall Heat) :

1. Адиабатическая стенка (Adiabatic).

2. Стенка с фиксированной температурой (Fixed) и заданным тепловым сопротивлением (Resistance в К M2/Вт).

3. Заданный тепловой поток (Heat Flux в Вт/м2).

4. Условие проводимости (Conduction) используется для решения задач сопряженного теплопереноса на границе жидкость-твердое тело. Можно также воспользоваться опцией Resistance, как это было с опцией Fixed.

Baffle преграды используются для моделирования препятствий нулевой толщины во внутренней области потока. Преграды могут быть проницаемыми и непроницаемыми.

Преграда имеет такой же набор свойств, что и наружная стенка, включая все опции тепло масса переноса, шероховатости поверхности.

Если преграда пористая, то необходимо задать два коэффициента ее проницаемости - Ares и Bres, c помощью которых задаются пористые свойств среды. Причем эти коэффициенты эквивалентны ? и ? в законе Энгуна. Таким образом появляется возможность моделирования диффузии химических веществ через преграды.

Помните, что граничные условия должны задаваться с обеих сторон преграды.

Граничное условие Symmetry

Как явствует из названия, граничное условие плоскость симметрии (Symmetry), используется применительно к плоскости в целом, о которой известно, что поток с обоих ее сторон является симметричным.

На плоскостях симметрии градиенты всех переменных по нормали к плоскости равны нулю. Ввод дополнительных параметров для этого типа граничных условий не требуется.

Граничные условия Cyclic

Периодические граничные условия (Cyclic) используются там, где со-стояние модели потока является повторяющимся или периодическим.

Примером регулярного периодического граничного условия с кратным соединением может служить каскад повторяющихся преград, из которых достаточно ограничиться одной.

Возможные опции показаны на рисунке выше и не панели задания областей. Распределение сетки на верхней периодической поверхности должно быть таким же, что и на нижней периодической поверх-ности. Периодическое граничное условие подбирается и соединяется с помощью диалоговой панели Cyclic Set Match (Tools > Boundary Tool > Other > Cyclic Sets > Integral Match).

Регулярное периодическое соединение (типа Regular) возможно между областями граничных условий с различными структурами - при этом используется произвольный тип соединения типа Arbitrary.

Примером регулярного периодического типа граничных условий (Regular Cyclic) с произвольным типом соединения (Arbitrary) может служить рисунок сектора радиальной водяной турбины, предcтавленный выше.

Необходимые опции показаны на панели верхнего рисунка, которая используется для задания области. Структура сетки в верхней периодической поверхности отличается от структуры сетки на нижней периодической поверхности. Периодические граничные условия формируются с помощью диалоговой панели Cyclic Arbitrary (Tool > Boundary Tool > Other > Cyclic Sets > Arbitrary Match). Помните, что смещения для соединения граничных условий задаются на панели описания областей X,Y,Z Offsets и находятся в системе координат, заданной в текстовом окне Coord. Sys.Другая опция - полу периодические граничные условия (Partial).

Поток массы (Mass Flow) через граничное условие или область пони-женного давления (Press Drop) между граничными условиями так же должны быть заданы.

Показанный выше пример частичного антипериодического граничного условия (Partial Anticyclic) предназначается для системы непрерывной петли (аналогичной работающему конвейеру). Опция Flip изменяет направление глобальных компонент скорости U и V.

Периодические граничные условия задаются с помощью локальной системы координат номер 12. Помните, что опцией Flip так же изменяют координаты центров поверхностей граничного условияю Поэтому в 12 системе координат смещений по координатам не требуется.

Помните :

• При моделировании теплопереноса температура массы жидкости на входе может задаваться че-рез текстовое окно .T_bulk.

• Невозможно получить условное частично периодическое граничное условие (Arbitrary Partial Cyclic). Этот тип граничного условия создается только с помощью кратного типа связи (Integral)