MATLAB.Exponenta
MATLAB и Simulink на русском
Технологии разработки и отладки
		сложных технических систем

Femlab

Система конечноэлементных расчётов FEMLAB 3.x. Документация.

2.2.4. Нестационарная модель свободной конвекции

Этот пример можно считать нестационарным расширением модели свободной конвекции, рассмотренной в п.2.2.3. Там было получено решение, соответствующее установившемуся режиму потока жидкости и теплопередачи. Здесь будет показана технология расчёта переходного режима.

Введение

Пусть в моделируемом канале имеет место установившийся поток жидкости без всякого нагревания. Что будет, если в некоторый момент времени включить нагреватели? Сколько времени будет длиться переходный процесс до наступления нового установившегося режима? Пространственно-временное моделирование может ответить на эти вопросы.

Моделирование с использованием графического интерфейса пользователя

Здесь предполагается, что запуск расчёта производится от решения, соответствующего установившемуся режиму.

Загрузка предыдущей сохранённой модели

Выполним команду меню File/ Open. Раскроется диалоговое окно Open Model с браузером файловой системы. Сохранённая модель в данном случае находится в общей Библиотеке моделей. Браузером выберем путь FEMLAB30a\models\FEMLAB\Multiphysics\. В оглавлении папки выберем файл free_convection.fl и нажмём кнопку Open. После загрузки модели в поле axes появится картинка, показанная на рис. 2.2.3.3.

Чтобы получить начальное условие, соответствующее установившемуся режиму потока без нагревания, выполним команду меню Solve/ Solver Parameters. Раскроется диалоговое окно Solver Parameters. В закладке General в меню Solver выберем пункт Stationary nonlinear (рис. 2.2.4.1). Кнопкой OK закроем диалоговое окно.

Теперь нужно отменить условие нагрева потока. Поток нагреваться не будет, если температура нагревающих труб станет равной температуре потока на входе. Чтобы изменить температуру труб, выполним команду меню Options/ Constants. Раскроется диалоговое окно Constants. Константу Theat сделаем равной 293. Кнопкой OK закроем диалоговое окно.

Выполним команду меню Solve/ Solve Problem. Решение даст пространственное распределение начального условия для расчёта переходного процесса. В поле axes появится картинка, изображённая на рис. 2.2.4.2.


Рис. 2.2.4.1. Закладка General диалогового окна Solver Parameters


Рис. 2.2.4.2. Начальное распределение температуры и скорости

Вычисление решения


Рис. 2.2.4.3. Окно Менеджера решения

Выполним команду меню Solve/ Solver Parameters. Раскроется диалоговое окно Solver Parameters. В закладке General в меню Solver выберем пункт Time dependent. В строку редактирования Times введём 0:1:30. Кнопкой OK закроем диалоговое окно. Выполним команду меню Solve/ Solver Manager. Раскроется диалоговое окно Solver Manager. В закладке Initial Value нажмём кнопку Store Solution. В группе Initial value включим радиокнопку Stored solution (рис. 2.2.4.3). Кнопкой OK закроем диалоговое окно.

По условию задачи в начальный момент времени нужно включить подогрев, т.е. температуру нагревающей трубы надо установить равной 303 К. Это можно сделать, выполнив команду меню Options/ Constants. В развёрнутом диалоговом окне исправим значение константы Theat с 393 на 303.

Запустить решение задачи можно командой меню Solve/ Solve Problem. На компьютере с процессором Athlon 950 время решения составит 28.05 с.

Постпроцессорная обработка и визуализация

Для визуализации моделируемого поля в поле axes окна FEMLAB удобно пользоваться командой меню Postprocessing/ Plot Parameters. Эта команда раскрывает диалоговое окно Plot Parameters. В закладке General этого окна есть группа элементов управления Solution to use. В ниспадающем меню Solution at time можно выбрать либо момент времени из списка, либо пункт Interpolated (начиная с версии 3.0a). В последнем случае становится доступной строка редактирования Time, куда можно вписывать значение времени для визуализации решения. Данное средство позволяет выполнять постпроцессорную обработку решения для моментов времени, не представленных в списке, который был задан в строке редактирования Times закладки General диалогового окна Solver Parameters. Картинки пространственно-временного распределения температуры и скорости сведём в табл. 2.2.4.1.

Таблица 2.2.4.1


t = 0


t = 1


t = 2


t = 5


t = 7.5


t = 10


t = 15


t = 22.5


t =30


шкала
температур
(t > 0)


Поиск по сайту:

Система Orphus

Яндекс.Метрика