W przedstawionym wpisie zaprezentuję szybką metodę pozwalającą na sparametryzowanie analizy przepływowej w ANSYS AIM, która pozwoli na uzyskanie pełnego przebiegu obciążeń pochodzących od wiatru, w zależności od kierunku jego działania.

 

 

Rys. 1. a) Geometria analizowanego obiektu, b) Domena płynu otaczającego obiekt.

 

Analizowanym obiektem była wolnostojąca konstrukcja reklamowa firmy MESco przedstawiona na Rys. 1a. Geometria została przygotowana i sparametryzowana w Programie Ansys SpaceClaim Direct Modeler. Obiekt został obudowany za pomocą domeny płynu o kształcie prostopadłościanu (Design > Sketch > Rectangle, następnie Pull z opcją No Merge ). Z domeny został wycięty walec, w którym znajduje się analizowana konstrukcja (Design > Sketch > Circle, następnie Pull z opcją Cut). Aby sparametryzować kierunek wiatru należało sparametryzować obrót prostopadłościanu wokół osi walca – stałego układu współrzędnych , co jest możliwe z poziomu Komponentu:

1. Wybór narzędzia Move.
2. Wybór Komponentu, w którym znajduje się prostopadłościan (Rys. 2a).
3. Zmiana na opcję Anchor i wybór osi walca (pojawia się np. poprzez najechanie kursorem na powierzchnię cylindryczną Rys. 2b).
4. Wybór osi obrotu – niebieski znacznik obrotu (Rys. 2c).
5. Klawisz Spacja na klawiaturze umożliwi wprowadzenie wartości kąta obrotu – domyślnie 0 (Rys. 2c).
6. Klawisz Enter potwierdzi wprowadzenie wartości i umożliwi utworzenie parametru (Rys. 2d).
7. Nazwę utworzonego parametru można zmienić w zakładce Groups (Rys. 2e).

 

Rys. 2a. Zaznaczenie komponentu

Rys. 2b. Wybór osi obrotu

 

Rys. 2c. Wybór kierunku obrotu wraz z wartością

 

Rys. 2d. Sparametryzowanie obrotu

Rys. 2e. Zmiana nazwy parametru

 

Ostatnią operacją w edytorze geometrii było usunięcie z walca geometrii konstrukcji reklamowej (Design > Intersect > Combine ).

W programie ANSYS AIM dla sparametryzowanej geometrii możliwe jest utworzenie siatki elementów skończonych (zakładka Mesh - Rys.3), zadanie odpowiednich warunków brzegowych, wykonanie symulacji i analiza wyników (zakładka Results – Rys. 4).

 

Rys. 3. Siatka elementów

Rys. 4. Rozkład ciśnień na konstrukcji reklamy

 

Aby otrzymać wykres zależności sił działających na model względem kierunku wiatru należało sparametryzować wartości sił zastępczych (Result > Add > Calculated Value następnie opcje: Function – Sum, Weigth type – Simple oraz Variable np. Force x). Operacje na utworzonych parametrach wykonuje się w oknie Parameter Set w zakładce Project (Rys. 5). Utworzony wykres zależności sił działających w osi x oraz y przedstawiono na Rys. 6.

Powyższa metoda może zostać zastosowana w przypadku analiz, w których przepływ ma charakter stacjonarny. Dla przepływów niestacjonarnych zalecane jest zastosowanie solverów Transient oraz uwzględnienie zmiennych wymuszeń w analizie mechanicznej – np. analiza modalna konstrukcji.

Rys. 5. Okno parametrów

Rys. 6. Zależność siły zastępczej działającej w kierunku x oraz y od kierunku działania wiatru

 

Autor: Marcin Hatłas