Численное решение задач теплопроводности в пакете Solid Works

Численное решение задач теплопроводности в пакете Solid. Works Simulation

Реальные задачи теплопроводности в технике Необходимо учитывать следующие факторы: 1. Сложную геометрическую форму (двух-, трех мерность, многослойность и др. ) 2. Переменность теплофизических свойств (зависимость от Т, анизотропию). 3. Переменность граничных условий во времени. Корпус соплового аппарата эжектора Кольцевой коллектор эжектора Аналитическое решение невозможно – необходимо применять приближенные численные методы

Метод конечных элементов (МКЭ) Наиболее распространенный и универсальный метод МКЭ - численный метод решения дифференциальных уравнений с частными производными, встречающихся в задачах математической физики Основная концепция МКЭ 1. Физическая область задачи делится на подобласти - конечные элементы (КЭ) 2. На каждом КЭ зависимая переменная U 1 (U) аппроксимируется функцией специального вида через значения в узлах, которые являются U 2 неизвестными. 3. Подстановка аппроксимаций в уравнение теплопроводности дает систему уравнений, решая которую определяются значения неизвестных в узлах КЭ. U 3 U 4

Разбиение модели Solid. Works на КЭ в Simulation Сетки могут быть пространственные, оболочечные, балочные Пространственные элементы применяют для объёмных тел и образуют сетку c тетраэдральными твердотельными элементами для каждого твердого тела и бывают двух типов:

Разбиение модели Solid. Works на КЭ в Simulation Оболочечные элементы Применяют для тонкостенных деталей (из листового металла), образуют сетку с треугольными элементами и бывают также двух типов: Функции формы Программа автоматически создает сетку с оболочечными элементами для: • листовых металлов с равномерной толщиной причём сетка создается на серединной поверхности; • поверхностей.

Разбиение модели Solid. Works на КЭ в Simulation Балочные элементы Применяются для моделей созданных движением постоянного поперечного сечения по некоторой траектории, и определяется двумя к онечными точками и поперечным сечением.

Активация модуля Solid. Works Simulation

Виды исследований

Интерфейс Solid. Works Simulation

Выбор типа исследования Для того чтобы выбрать тип задачи правой кнопкой мыши нажатием на меню Исследование → Свойства вызывается контекстное меню, в котором выбирается тип задачи и метод решения Ø Устойчивое состояние – стационарная задача Ø Переходный процесс – нестационарная задача (дополнительно задаются временные параметры и начальная температура, если требуется)

Задание материала

Задание термических нагрузок В Simulation граничные условия прилагаются к элементам геометрии (плоскости, кромки, вершины) и не могут быть отдельно приложены к узлам или граням конечных элементов. Термические нагрузки задаются из соответствующего меню При нажатии правой кнопки появится контекстное меню позволяющее установить следующие тепловые нагрузки: Ø Температура (ГУ 1 -ого рода) Ø Конвекция – закон теплообмена (ГУ 3 -его рода) Ø Тепловой поток (ГУ 2 -ого рода) Ø Тепловая мощность (полная тепловая энергия) Ø Излучение

Создание сетки

Создание сетки

Управление сеткой

Ручное уплотнение сетки

Процедура решения

Представление результатов Результаты → Термический Ø Редактировать определение – задание параметров эпюры Ø Ограничение сечения – отсечь часть расчетной области по заданной геометрии Ø Изометрия-Ограничение – отсечь часть расчетной области по заданному значению функции Ø Зондирование – значения функции в выбранных узлах