5.3. Программное обеспечение систем моделирования жидкостей и газов

В тепловом анализе возможно решение задачи теплопроводности в твердом теле. Расчет можно проводить как для стационарного режима, при котором граничные условия остаются неизменными, так и указать временной диапазон, в котором будет происходить изменение того или иного параметра.

Дополнительно с 2005-й версии появилась возможность задавать функциональную зависимость физико-механических характеристик материала от температуры. В ходе расчета определяется распределение и градиенты температур, тепловые потоки.

При создании новых конструкций зачастую возникает вопрос о расчете резонансных частот и совместимости между отдельными элементами изделия. Для решения подобных задач можно воспользоваться решателем по определению собственных форм и частот колебаний. В ходе данного расчета можно определить форму колебаний (количество мод определяется пользователем) и соответствующие им частоты.

COSMOSFloWorks. Данный программный продукт предназначен для решения сложных инженерных задач, связанных с тепломассопереносом. Актуальность решения вопросов, связанных с гидрогазодинамикой огромна. Достаточно перечислить предметные области, где востребован программный комплекс COSMOSFloWorks - аэрокосмическая и автомобильная промышленность, системы вентиляции и кондиционирования, медицина, экология и многие другие.

Перечислим некоторые особенности, связанные с использованием модуля COSMOSFloWorks:

• задачи внутреннего течения и внешнего обтекания;

• задачи теплопроводности и теплопередачи;

• учет сжимаемости;

• ламинарные и турбулентные потоки;

• неньютоновские жидкости;

• пористые среды;

• учет шероховатости стенки и др.

Так же как и в выше перечисленных модулях, работу с системой можно вести как используя дерево элементов расчета, так и применяя мастер, который позволит избежать ошибок.

Для корректной постановки задачи необходимо определить граничные условия. В COSMOSFloWorks можно задавать входные и выходные условия: объемный или массовый расход, скорость потока (по нормали к поверхности, вдоль вектора или с учетом закручивания), компоненты давления, напорные характеристики.

При решении тепловых задач существует возможность определить объемные и поверхностные источники тепла. В COSMOSFloWorks так же можно управлять компонентами сборки, указывая, будут ли они использованы в расчете или нет. С помощью таких объектов удобно определять специальные начальные условия.

Отдельно хотелось бы рассказать о работе с сеткой. Разбиение расчетного домена по умолчанию выполняется автоматически. По настроенным параметрам происходит разрешение существующей геометрии. Для этого, при необходимости, система производит дробление ячейки. Таким образом, увеличивается точность аппроксимации геометрии. Однако, пользователь может самостоятельно управлять элементами сетки, как в ручном режиме, так и используя особенности геометрии (минимальный размер элемента конструкции, кривизну поверхности и т.д.). Для разрешения геометрии, содержащей тонкостенные элементы в потоке, можно воспользоваться специализированным инструментарием.

COSMOSFloWorks имеет большой набор настроек решателя. Пользователь может настроить, когда будет происходить дополнительное разбиение расчетной сетки, какие параметры и при каких условиях будут «заморожены», периодичность сохранения, критерий остановки расчета. Все эти опции позволяют более эффективно распределить процессорное время. Дополнительно можно использовать функцию SolidWorks - «Служба задач», которая позволяет запустить одну или несколько задач в заданное время.

За ходом итерационного анализа можно следить с помощью монитора расчета. В режиме реального времени пользователь может контролировать величину и характер сходимости любого параметра. В качестве параметра может выступать любая физическая величина или размерный/безразмерный параметр, определенный в препроцессоре, например, коэффициент лобового сопротивления или коэффициент потерь давления. Расчет можно либо приостановить, либо выполнить команду его завершения, однако при этом всегда можно его продолжить с точки останова.

После выполнения поставленной задачи, данные необходимо зачитать в COSMOSFloWorks и проанализировать их. Большой набор функций постпроцессора позволяет наиболее эффективно обработать результаты. Для анализа результатов можно использовать:

• секущую плоскость или серию плоскостей, как для потока, так и для твердого тела;

• построение, т.н. 3D-профилей;

• вывод результатов на любой выбранной поверхности;

• построение изоповерхностей указанного параметра;

• визуализацию линий тока;

• расчет интегральных и локальных характеристик для выбранных поверхностей или объемов и т.п.

Если условия поставленной задачи требуют построения графиков, то COSMOSFloWorks предоставляет такую возможность. Пользователю достаточно указать справочную ось (ось абсцисс) и те параметры, для которых необходимо выполнить построение, а система в полностью автоматическом режиме экспортирует данные в Microsoft Excel и построит необходимые графики.