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.

 

CFD 2

CFD 2

 

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).

 

CFD 3

Rys. 2a. Zaznaczenie komponentu

CFD 4

Rys. 2b. Wybór osi obrotu

 

CFD 5

Rys. 2c. Wybór kierunku obrotu wraz z wartością

 

CFD 6

Rys. 2d. Sparametryzowanie obrotu

CFD 7

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).

CFD 8

 

Rys. 3. Siatka elementów

CFD 9

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.

CFD 10

Rys. 5. Okno parametrów

CFD 11

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

 

Autor: Marcin Hatłas