СИНЦ Перевод документации STAR-CCM+ Тьюториал: Горение Версия 9.06 Дата: 16.02.2015 Тьюториалы по моделированию горения (Combustion) Тьюториалы в данном разделе помогут вам ознакомиться с возможностями моделирования горения в STAR-CCM+. В разделе представлены следующие тьюториалы: Модель трехступенчатого вихревого затухания: Горение предварительно несмешанного пропана. PPDF равновесие: Горение предварительно несмешанного пропана. PPDF горение: Сгорание предварительно несмешанного водорода. Комплексная химия: Горение смеси водорода. Химия на поверхности: Горение метана. Комплексная химия: Снижение общего расчетного времени с помощью ISAT Горение капли: Неадиабатическое горение толуола. Модель связанного горения: Горение смеси пропана. Адиабатическая модель PCFM: Горение частично смешанного метана Модель прогрессной переменной (PVM): Моделирование горелки Sandia с излучением участвующей среды Мастер моделирования пламени и дыма: Пламя Steckler. 1 СИНЦ Перевод документации STAR-CCM+ Тьюториал: Горение Версия 9.06 Дата: 16.02.2015 Модель 3-ступенчатого вихревого затухания: Горение предварительно несмешанного пропана (3-step Eddy Break-up: Non-Premixed Propane) В данном тьюториале моделируется горение пропана в воздухе с использованием 3-ступенчатой модели Eddy Break-up: Физические свойства компонентов воздуха (23.3% O2 и 76.7% N2 по массе) и остальных компонентов реакции (C3H8 , CO, H2 , CO2 , H2O) определены следующим образом: Молекулярная масса (Molecular weights) Плотность (Density) Молекулярная вязкость (Molecular viscosity) Удельная теплоёмкость (Specific heat) Теплопроводность (Thermal conductivity) O2 N2 C3H8 CO H2 CO2 H2O 32.0 28.008 44.1 28.01 2.018 44.01 18.02 Закон идеального газа 1.716 x 10-5 Пас Определена посредством термодинамических полиномиальных функций Определена числом Льюиса (Lewis number) Воздух поступает в камеру сгорания через три входа, а пропан – через топливный вход, как показано на рисунке в водной части. На входе и воздух, и топливо находятся под давлением 1 бар и при температуре 293 K. Методические указания (Prerequisites) Руководство тьюториала «Модель 3-ступенчатого вихревого затухания: Горение предварительно несмешанного пропана» (3-step Eddy Break-up: Non2 СИНЦ Перевод документации STAR-CCM+ Тьюториал: Горение Версия 9.06 Дата: 16.02.2015 Premixed Propane) предполагает, что Вы уже знакомы с некоторыми методами работы в STAR-CCM+. Для выполнения тьюториала Вам следует ознакомиться со следующими методиками: Методики (Techniques) Рабочий процесс в STAR-CCM+ (The STAR-CCM+ workflow) Использование инструментов визуализации, сцен и графиков (Using visualization tools, scenes, and plots) Тьюториал (Tutorial) Введение в STAR-CCM+ (Introduction to STARCCM+) Введение в STAR-CCM+ (Introduction to STARCCM+) Импортирование сетки и присваивание имени задаче (Importing the Mesh and Naming the Simulation) Чтобы начать моделирование в STAR-CCM+, запустите новую задачу и импортируйте поддерживаемую объемную сетку. 1. Запустите STAR-CCM+. 2. Начните новую задачу. 3. Выберите «Файл > Импорт > Импорт объемной сетки» (File > Import > Import Volume Mesh). 4. В диалоговом окне «Открыть» (Open) войдите в установочную директорию doc/startutorialsdata/combustion/data. 5. Выберите файл combustor.ccm и нажмите «Открыть» (Open). STAR-CCM+ начнет процесс импортирования сетки, который будет отображаться в окне вывода (Output). В папке «Области» (Regions) будет создана сеточная область. 6. В завершении ebuCombustion.sim. сохраните новую модель под именем 3 СИНЦ Перевод документации STAR-CCM+ Тьюториал: Горение Версия 9.06 Дата: 16.02.2015 Задание физических моделей (Setting up the Models) Модели определяют первичные переменные моделирования, включая давление, температуру, скорость, а также математическое формулирование, используемое для создания решения. В данном примере турбулентный поток представляет собой сжимаемый многокомпонентный газ, составляющие которого вступают в химическую реакцию. Вместе со стандартной моделью турбулентности K-Epsilon turbulence и моделью eddy break-up reaction будет использоваться модель разделенных потоков (Segregated Flow). 1. Для физического континуума «Континуумы > Физический континуум 1» (Continua > Physics 1) выберите следующие модели по порядку: Обратите внимание: опция «Автоматический выбор рекомендуемых моделей» (Auto-select recommended models) должна быть включена. Группа моделей (Group Box) Доступные модели (Enabled Models) Модель (Model) Трехмерная модель (ThreeDimensional) (Выбрана автоматически) Время (Time) Материал (Material) Стационарный (Steady) Многокомпонентный газ (MultiComponent Gas) Реагирующий (Reacting) Горение смеси без предварительного перемешивания (Non-Premixed Combustion) Вихревое затухание (Eddy Breakup) Режим реакции (Reaction Regime) Реагирующий поток (Reactive Flow) Модель горения смеси без предварительного перемешивания (Non-Premixed Combustion models) Поток (Flow) Уравнение состояния (Equation of State) Вязкостный режим (Viscous Regime) Разделенное течение (Segregated Flow) Идеальный газ (с горением) (Ideal Gas (with combustion)) (Выбрана автоматически) Турбулентный (Turbulent) 2. Отключите опцию «Автоматический выбор рекомендуемых моделей» (Auto-select recommended models). 3. Выберите следующие модели по порядку: 4 СИНЦ Перевод документации STAR-CCM+ Тьюториал: Горение Группа моделей (Group Box) Модель турбулентности, усредненная по Рейнольдсу (ReynoldsAveraged Turbulence) Модель турбулентности K-Epsilon (K-Epsilon Turbulence) Большой y+ модели k-ε (K-Epsilon High y+ Wall Treatment) Версия 9.06 Дата: 16.02.2015 Модель (Model) Модель турбулентности K-Epsilon (K-Epsilon Turbulence) Стандартная модель K-Epsilon (Standard K-Epsilon) Большой y+ (High y+ Wall Treatment) 4. Нажмите «Закрыть» (Close). Для данного случая стандартная модель K-Epsilon предпочтительнее модели «Реализуемая двухслойная модель K-Epsilon» (Realizable Two-layer KEpsilon), используемой по умолчанию, потому что пристеночный слой в данном случае разбит слишком грубо для того, чтобы получить решение вблизи границы. Двухслойные модели не рекомендуются для сеток, в которых пристеночный слой не измельчен. 5. Чтобы просмотреть выбранные модели, откройте папку «Физический континуум 1 > Модели» (Physics 1 > Models). 5 СИНЦ Перевод документации STAR-CCM+ Тьюториал: Горение Версия 9.06 Дата: 16.02.2015 Чтобы уменьшить время счета, сетка в задаче сделана достаточно крупной. В результате, решение будет получено гораздо быстрее, если для уравнений момента, продуктов реакции, энергии и уравнений турбулентности будет использована разностная схема первого порядка для конвекции. Для изменения разностной схемы: 6. Сначала выберите «Разделенное течение» (Segregated Flow) и задайте свойство «Конвекция» (Convection) как «Первый порядок» (1st-order). 7. Проделайте то же самое для папок «Разделенные компоненты» (Segregated Species), «Энтальпия разделенной среды» (Segregated Fluid Enthalpy) и «Стандартная модель K-Epsilon» (Standard K-Epsilon). 8. Сохраните задачу. Задание свойств материалов (Setting Material Properties) Теперь необходимо задать компоненты смеси и их свойства. Опции внутри папки «Свойства материала» (Material Properties) определяют свойства смеси газов как целого. Мы определим свойства для каждого компонента смеси. 1. Откройте папку «Физический континуум 1 > Модели > Многокомпонентный газ > Свойства материала» (Physics 1 > Models Multi-Component Gas Material Properties). 2. Задайте следующие свойства: 6 СИНЦ Перевод документации STAR-CCM+ Тьюториал: Горение Папка (Node) Свойство (Property) Динамическая вязкость Метод (Method) (Dynamic Viscosity) Теплопроводность (Thermal Conductivity) Метод (Method) Версия 9.06 Дата: 16.02.2015 Значение (Setting) Константа (Constant) Число Льюиса (Lewis Number) Теперь всё готово для определения семи компонентов смеси: C3H8 , O2, CO, H2 , CO2, H2O и N2. Все эти компоненты включены в базу данных материалов STAR-CCM+, поэтому подробное описание их свойств не требуется. 3. Нажмите правой кнопкой мыши на папку «Компоненты газа» (Gas Components) и выберите «Выбрать компоненты смеси» (Select Mixture Components). 4. В диалоговом окне «Выбор компонентов смеси» (Select Mixture Components) откройте папки «Базы данных материала» (Material Database), «Стандартный» (Standard) и «Газы» (Gases). Отобразятся все доступные компоненты газа. 5. Выберите необходимые компоненты: C3H8 (Пропан), CO (Окись углерода), CO2 (Двуокись углерода), H2 (Водород), H2O (Вода), N2 (Азот), O2 (Кислород). 7 СИНЦ Перевод документации STAR-CCM+ Тьюториал: Горение Версия 9.06 Дата: 16.02.2015 6. Нажмите «Применить» (Apply), затем «Закрыть» (Close). 7. Нажмите правой кнопкой мыши на папку «Компоненты газа» (Gas Components) и выберите «Переупорядочить компоненты смеси» (Reorder Mixture Components). 8. В диалоговом окне «Переупорядочивание компонентов смеси» (Reorder Mixture Components) расположите компоненты в следующем порядке: C3H8 (Пропан) O2 (Кислород) CO (Окись углерода) H2 (Водород) CO2 (Двуокись углерода) 8 СИНЦ Перевод документации STAR-CCM+ Тьюториал: Горение H2O (Вода) N2 (Азот). Версия 9.06 Дата: 16.02.2015 9. Нажмите ОК. Заданный порядок компонентов важен для правильного задания начальных и граничных условий. Убедитесь, что компонент N2 (Азот) стоит последним в списке (поскольку уравнение переноса компонентов решается для компонентов n-1). Внутри папки «Компоненты газа» (Gas Components) появятся папки, соответствующие выбранным компонентам. 9 СИНЦ Перевод документации STAR-CCM+ Тьюториал: Горение Версия 9.06 Дата: 16.02.2015 Когда все компоненты будут заданы, необходимо задать их теплоемкости, используя термодинамические полиномы, взятые из базы данных материалов. 10.Откройте папку «C3H8 > Свойства компонентов > Теплоемкость» (C3H8 > Component Properties > Specific Heat). Свойство «Метод» (Method) должно быть задано как «Термодинамические данные полинома» (Thermodynamic Polynomial Data). 11.Аналогичным способом выберите оставшиеся шесть компонентов газа и убедитесь, что свойство «Метод» (Method) в «Свойствах компонентов > Теплоемкость» (Component Properties > Specific Heat). задано как «Термодинамические данные полинома» (Thermodynamic Polynomial Data) для оставшихся шести компонентов. 12.Сохраните задачу. 10 СИНЦ Перевод документации STAR-CCM+ Тьюториал: Горение Версия 9.06 Дата: 16.02.2015 Задание реакций (Defining Reactions) 1. Выберите папку «Модели > Вихревое затухание» (Models > Eddy Break-up). 2. Измените свойство «Управление реакцией» (Reaction Control) на «Стандартное EBU». 3. Нажмите правой кнопкой мыши на папку «Реагирующий > Реакция» (Reacting > Reactions) и выберите «Новая реакция» (New Reaction). В папке «Реакции» (Reactions) появится новая папка «Реакция 1» (Reaction 1). Также в папке «Реакция 1» (Reaction 1) появятся еще три папки с именами «Реагенты» (Reactants), «Продукты» (Products) и «Свойства» (Properties). Начнем с задания первой реакции: 4. Нажмите правой кнопкой мыши на папку «Реагенты» (Reactants) и выберите «Добавить реагент > Смесь газа > С3H8» (Add Reactant > Gas Mixture > C3H8). Внутри папки «Реагенты» (Reactants) появится новая папка с именем C3H8. 5. Снова нажмите правой кнопкой мыши на папку «Реагенты» (Reactants) и выберите «Добавить реагент > Смесь газа > O2» (Add Reactant > Gas Mixture > O2). Появится папка с именем O2. 6. Теперь добавьте в папку «Продукты» (Products) компоненты CO и H2, нажав правой кнопкой мыши на папку «Продукты» (Products) и выбрав «Добавить продукт > Смесь газа» (Add Product > Gas Mixture). 11 СИНЦ Перевод документации STAR-CCM+ Тьюториал: Горение Версия 9.06 Дата: 16.02.2015 По завершении, дерево моделирования должно выглядеть следующим образом: Теперь, после добавления в «Реакцию 1» (Reaction1) всех необходимых признаков, должна быть задана стехиометрия реакции. 7. Выберите папку C3H8 и в окне свойств (Properties) введите 1.0 для «Коэффициента стехиометрии» (Stoich. Coeff). 8. Проделайте то же самое для O2 , CO и H2 , назначая стехиометрические коэффициенты 1.5, 3.0 и 4.0, соответственно. Теперь задание «Реакции 1» (Reaction 1) завершено. 9. Проделайте ту же процедуру, чтобы определить оставшиеся две реакции из химической схемы реакции: 12 СИНЦ Перевод документации STAR-CCM+ Тьюториал: Горение Версия 9.06 Дата: 16.02.2015 10.Сохраните задачу. Задание начальных условий и исходных значений (Setting Initial Conditions and Reference Values) Увеличим минимально допустимую температуру, чтобы согласовать для полиномов нижний предел температуры. Нижний предел температур для полиномов теплоемкости, импортированных из базы данных материалов – 200 K. Хотя эта температура намного ниже, чем та, которая ожидается при сошедшемся решении, возможно, в начале решения возникнет температура ниже её. По этой причине необходимо увеличить минимально допустимую температуру, чтобы согласовать для полиномов нижний предел температуры. 1. Выберите папку «Опорные значения > Минимальная допустимая температура» (Reference Values > Minimum Allowable Temperature). Измените свойство «Значение» (Value) на 200K. Исходное состояние камеры сгорания – это стационарное поле потока, состоящее из воздуха при 293 K. 2. Выберите папку «Начальные условия > Массовая доля > Константа» (Initial Conditions > Species Mass Fraction > Constant). Задайте следующие значения: 13 СИНЦ Перевод документации STAR-CCM+ Тьюториал: Горение Версия 9.06 Дата: 16.02.2015 Свойство (Property) Значение (Setting) C3H8 0.0 O2 0.233 CO 0.0 H2 0.0 CO2 0.0 H2O 0.0 N2 0.767 3. Нажмите OK. 4. Задайте следующие свойства: Папка (Node) Свойство (Property) Значение (Value) Статическая температура > Константа (Static Temperature > Constant) Значение (Setting) 293 K Задание турбулентности (Turbulence Specification) Метод (Method) Интенсивность + Масштаб длины (Intensity + Length Scale) Интенсивность турбулентности > Константа (Turbulence Intensity > Constant) Значение (Value) 0.05 Линейный масштаб турбулентности > Значение (Value) 0.2 14 СИНЦ Перевод документации STAR-CCM+ Тьюториал: Горение Версия 9.06 Дата: 16.02.2015 Константа (Turbulence Length Scale > Constant) 5. Сохраните задачу. Создание интерфейсов (Creating Interfaces) Все области и границы уже имеют соответствующие имена. Создадим периодический интерфейс, соединив две плоскости, которые представляют собой прямоугольные циклические границы. 1. Откройте папку «Области > Default_Fluid > Границы» (Regions > Default_Fluid > Boundaries). 2. Выберите папки Cyclic1 и Cyclic2. 3. Нажмите правой кнопкой мыши по выбранным папкам, затем выберите «Создать интерфейс» (Create Interface). Внутри папки «Границы» (Boundaries) появятся две новые папки периодических границ, а внутри папки «Интерфейсы» (Interfaces) появится новая папка с именем «Интерфейсы 1» (Interface 1). 4. Чтобы изменить этот интерфейс на периодический, выберите «Интерфейсы > Интерфейс 1» (Interfaces > Interface 1) и задайте «Топологию» (Topology) на «Периодический» (Periodic). Задание граничных условий и значений (Setting Boundary Conditions and Values) Все граничные условия на стенках, включая перегородку, являются адиабатными с отсутствием скольжения. Поскольку это граничное условие на стенке является условием по умолчанию, рекомендуется оставить его без изменений. Установки по умолчанию подходят и для выхода. Таким образом, необходимо определить граничные условия только для четырёх входов. 1. Выберите папку «Air_Inlet > Физические условия» » (Air_Inlet1 > Physics Conditions) и задайте следующие свойства: 15 СИНЦ Перевод документации STAR-CCM+ Тьюториал: Горение Версия 9.06 Дата: 16.02.2015 Папка (Node) Свойство (Property) Значение (Setting) Задание турбулентности (Turbulence Specification) Метод (Method) Интенсивность + Масштаб длины (Intensity + Length Scale) Задание скорости (Velocity Specification) Метод (Method) Компоненты (Components) Завихрение потоков воздуха и горючего на входе в камеру сгорания будет определено путем задания векторов скорости в новой цилиндрической системе координат. Для этого: 2. Нажмите правой кнопкой мыши на паку «Инструменты > Системы координат > Лабораторный > Локальные системы координат» (Tools > Coordinate Systems > Laboratory > Local Coordinate Systems) и выберите «Новый > Цилиндрический» (New > Cylindrical). 3. В диалоговом окне «Создать цилиндрическую систему координат» (Create Cylindrical Coordinate System) оставьте свойства по умолчанию, нажмите «Создать» (Create) и затем «Закрыть» (Close). Будет создана новая цилиндрическая система координат с именем Cylindrical 1. 4. Откройте папку «Air_Inlet1 > Физические величины» (Air_Inlet1 > Physics Values) и задайте следующие свойства: Папка (Node) Свойство (Property) Значение (Setting) Скорость (Velocity) Система координат (Coordinate System) Лабораторный -> Cylindrical 1 (Laboratory -> Cylindrical 1) Массовая доля компонентов > Константа (Species Mass Fraction > Constant) Значение О2 (O2 Value) 0.233 Значение N2 (N2 Value) 0.767 16 СИНЦ Перевод документации STAR-CCM+ Тьюториал: Горение Версия 9.06 Дата: 16.02.2015 Статическая температура (Static Temperature) Константа (Constant) 293 K Интенсивность турбулентности (Turbulence Intensity) Константа (Constant) 0.1 Скорость (Velocity) Константа (Constant) -11, -24, 42 m/s Граничные условия, необходимые для Air_Inlet1, идентичны условиям для Air_Inlet2 и очень схожи с условиями для Air_Inlet3 и Fuel_Inlet. Поэтому удобно скопировать условия из Air_Inlet1 на границы остальных трёх входов и произвести изменения там, где это необходимо. 5. Нажмите правой кнопкой мыши на папку Air_Inlet1 и выберите «Копировать» (Copy). 6. Нажмите правой кнопкой мыши на папки каждой из границ оставшихся трёх входов и каждый раз выбирайте «Вставить» (Paste). 7. Выберите папку «Air_Inlet 3 > Физические величины» (Air_Inlet3 > Physics Values). 8. Выберите папку «Скорость > Константа» (Velocity > Constant) и для свойства «Значение» (Value) введите 0,0,15 м/с. 9. Выберите папку «Fuel_Inlet > Физические величины» (Fuel_Inlet > Physics Values). 10.Выберите папку «Массовая доля компонентов > Константа» (Species Mass Fraction > Constant) и задайте следующие значения: Свойство (Property) C3H8 O2 CO H2 CO2 H2O N2 Значение (Setting) 1.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 11.Нажмите OK. 12.Выберите папку «Скорость > Константа» (Velocity > Constant) и введите -28,-60,100 м/с для свойства «Значение» (Value). 17 СИНЦ Перевод документации STAR-CCM+ Тьюториал: Горение Версия 9.06 Дата: 16.02.2015 На этом задание граничных условий завершено. 13.Сохраните задачу. Задание параметров решателя и критерия остановки (Setting Solver Parameters and Stopping Criteria) Коэффициенты нижней релаксации, используемые по умолчанию для уравнений потока и турбулентности, подходят и для этой задачи, но для обеспечения полной сходимости решения необходимо уменьшить коэффициенты нижней релаксации в уравнениях для компонент и энергии. 1. Выберите папку «Решатели» свойства: (Solvers) и задайте следующие Папка (Node) Свойство (Property) Значение (Setting) Разделенные компоненты (Segregated Species) Коэффициент нижней релаксации (UnderRelaxation Factor) 0.8 Разделенная энергия (Segregated Energy) Коэффициент нижней релаксации текучей среды (Fluid UnderRelaxation Factor) 0.8 Важно, чтобы коэффициенты релаксации и для компонентов и для энергии были одинаковыми, чтобы оба решения оставались синхронизованными. Другие установки для компонентов и энергии, такие, как выбор разностной схемы, должны также оставаться без изменения. Задача будет считаться 500 итераций, что достаточно для достижения установившегося решения. Это число можно задать в качестве критерия остановки. 2. Выберите папку «Критерий остановки > Максимальное число шагов» (Stopping Criteria > Maximum Steps) и измените свойство «Максимальное число шагов» (Maximum Steps) на 500. Если критерий остановки не менялся и не был блокирован, то решение будет длиться не больше 500 итераций. 18 СИНЦ Перевод документации STAR-CCM+ Тьюториал: Горение 3. Сохраните задачу Версия 9.06 Дата: 16.02.2015 . Визуализация решения (Visualizing the Solution) В процессе решения мы можем видеть поле распределения векторов скорости в сечении, проходящем через ось симметрии. Также для этой плоскости будет создана сцена, отображающая контуры температуры. 1. Нажмите правой кнопкой мыши на папку «Производные части» (Derived Parts) и выберите «Новая часть > Сечение > Плоскость» (New Part > Section > Plane). 2. В диалоговом окне «Создать сечение» (Create Section) задайте следующие свойства: Свойство (Property) Вводимые части (Input Parts) Параметры плоскости (Plane Parameters) Отображение (Display) Значение (Setting) Default_Fluid начало координат (origin) 0,0,0 Вектор (vector) 0,1,0 Нет окна отображения (No Displayer) 3. Нажмите «Создать» (Create) и «Закрыть» (Close). Для создания сцены отображения распределения температур: 4. Создайте скалярную сцену (Scalar Scene). 5. Откройте папку «Скалярная сцена 1 > Окна отображения» (Scalar Scene 1 > Displayers). 6. Задайте следующие свойства: Папка (Node) Свойство (Property) Значение (Setting) Скаляр 1 (Scalar 1) Тип контура (Contour Style) Плавно залитый (Smooth Filled) > Части (Parts) Части (Parts) Производные части > plane section (Derived Parts > plane section) 19 СИНЦ Перевод документации STAR-CCM+ Тьюториал: Горение Версия 9.06 Дата: 16.02.2015 7. Нажмите ОК. 8. В графическом окне (Graphics) нажмите правой кнопкой мыши по скалярной шкале и выберите «Температура» (Temperature). 9. Вращайте модель до тех пор, пока изображение не будет приблизительно перпендикулярно плоскости сечения (изображена бежевым цветом), а границы входов находились слева. 10.Сохраните задачу. 20 СИНЦ Перевод документации STAR-CCM+ Тьюториал: Горение Версия 9.06 Дата: 16.02.2015 Создание отчетов, мониторов и графиков (Reporting, Monitoring and Plotting) STAR-CCM+ может динамически отслеживать любые величины в процессе решения. Для этого необходимо задать отчет, определяющий интересующую величину и части контролируемых областей. Затем на основе отчета создается монитор, а на основе монитора - X-Y график. Мониторы, созданные из отчетов, будут использоваться в данной задаче для сравнения массы углерода, втекающего в область решения, с массой углерода, вытекающего из области решения. Когда два монитора достигнут одинаковых значений, целесообразно предположить, что решение также сошлось. Для создания таких отчетов необходимо создать пользовательскую переменную, которая рассчитывает удельный массовый расход углерода. Принимая во внимание компоненты, входящие в 3-шаговый механизм реакции, эта пользовательская переменная может быть определена следующим образом: где M(C) - удельный массовый расход углерода, - общий (суммарный) удельный массовый расход, а Mr(X), Ar(X) и [X] - молекулярная, атомная масса (вес) и массовая доля компонента X, соответственно. Следовательно, следующей: соответствующая пользовательская переменная будет Для создания пользовательской переменной: 1. Нажмите правой кнопкой мыши на папку «Инструменты > Пользовательская переменная» (Tools > Field Functions) и выберите «Новый > Скаляр» (New > Scalar). 2. Переименуйте папку «Пользовательская переменная 1» (User Field Function 1) на Carbon. 3. Выберите папку Carbon и задайте следующие свойства: 21 СИНЦ Перевод документации STAR-CCM+ Тьюториал: Горение Свойство (Property) Имя переменной (Function name) Размеры (Dimensions) Определение (Definition) Версия 9.06 Дата: 16.02.2015 Значение (Setting) Carbon Без размеров (Dimensionless) (3/77)* $FaceFlux*($MassFractionCO 2*7+$MassFractionCO*11+ $MassFractionC3H8*21) Значение пользовательской переменной углерода будет положительным для вытекающего потока и отрицательным для втекающего. Следовательно, чтобы провести параллельное сравнение втекания и вытекания углерода, нам необходимо создать другую пользовательскую переменную для границ входного потока, которая будет противоположной созданной выше. 4. Как и ранее, нажмите правой кнопкой мыши на папку «Пользовательские переменные» (Field Functions) и выберите «Новый > Скаляр» (New > Scalar). 5. Повторяя ту же процедуру, поменяйте имена меню и переменной на MinusCarbon и введите определение 0-$Carbon. Теперь мы можем создавать отчеты, производить отслеживание решения и строить графики. 6. Нажмите правой кнопкой мыши на папку «Отчеты» (Reports) и выберите «Новый отчет > Сумма» (New Report > Sum), чтобы создать новый отчет с именем Sum 1. 7. Проделайте то же самое для создания отчета с именем Sum 2. 8. Переименуйте отчет Sum 1 на Carbon In. 9. Переименуйте отчет Sum 2 на Carbon Out. 10.Выберите отчет Carbon In и добавьте четыре границы входов в список «Части» (Parts). 11.Выберите MinusCarbon для свойства «Скалярная переменная» (Scalar Field Function). 12.Аналогично определите свойства отчета Carbon Out таким образом, чтобы граница выхода была единственной в списке «Части» (Parts), а свойство «Скалярная переменная» (Scalar Field Function) установлено как Carbon. 13.Нажмите правой кнопкой мыши на папку Carbon In и выберите «Создать монитор и график из отчета» (Create Monitor and Plot from Report). 22 СИНЦ Перевод документации STAR-CCM+ Тьюториал: Горение Версия 9.06 Дата: 16.02.2015 14.Нажмите правой кнопкой мыши по отчету Carbon Out и выберите «Создать монитор из отчета» (Create Monitor from Report). Для Carbon Out Monitor график строиться не будет, потому что он будет строиться для Carbon In Monitor Plot, таким образом, будет проще следить за сходимостью. 15.Нажмите правой кнопкой мыши на папку «Графики > Carbon In Monitor Plot > Набор данных» (Plots > Carbon In Monitor Plot > Data Series) и выберите «Добавить Данные» (Add Data). 16.В диалоговом окне «Добавить данные в график» (Add Data Providers to Plot) выберите Carbon Out Monitor и нажмите ОК. 17.Переименуйте Carbon In Monitor Plot в Carbon Balance. Введите это же имя в свойство «Заголовок» (Title) этой папки. Чтобы отобразить пустой график в графическом окне (Graphics): 18.Нажмите правой кнопкой мыши на папку «Графики > Carbon Balance» (Plots > Carbon Balance) и выберите «Открыть» (Open). 19.Теперь задача готова к запуску. 20.Сохраните задачу. Запуск расчета (Running the Simulation) 1. Для запуска решения нажмите на кнопку панели инструментов. «Выполнить» (Run) в Если она не отображена, воспользуйтесь пунктом меню «Решение > Выполнить» (Solution > Run). Вы можете также открыть панель инструментов «Решение» (Solution), выбрав «Окно > Панель инструментов > Решение» (Window > Toolbars > Solution) и затем нажав на кнопку в панели инструментов. Автоматически будет создано изображение «Невязок» (Residuals), отображающее процесс решения. Если необходимо, выберите вкладку «Невязок» (Residuals), чтобы сделать видимым график невязок. Пример графика невязок показан в отдельной части руководства пользователя (User Guide). Этот график будет отличаться от Вашего, поскольку зависит от выбранных моделей. 23 СИНЦ Перевод документации STAR-CCM+ Тьюториал: Горение Версия 9.06 Дата: 16.02.2015 Вкладки в верхней части графического окна дают возможность выбрать для просмотра любое из активных окон отображения. Во время расчета можно остановить процесс, нажав соответствующую кнопку «Остановить итерации» (Stop) в панели инструментов. Если Вы делаете остановку расчета, он может быть продолжен нажатием на кнопку «Выполнить» (Run). Если расчет не прерывать, он будет продолжаться, пока не будут выполнены 500 итераций. 2. Чтобы убедиться, что решение действительно сошлось, после завершения запуска, щелкните по вкладке Carbon Balance. 3. Сохраните задачу. Визуализация результатов (Visualizing the Results) 1. Выберите «Скалярную сцену 1» (Scalar Scene 1), чтобы посмотреть температурное распределение для сошедшегося решения. 24 СИНЦ Перевод документации STAR-CCM+ Тьюториал: Горение Версия 9.06 Дата: 16.02.2015 2. Нажмите правой кнопкой мыши на скалярную шкалу в «Скалярной сцене 1» (Scalar Scene 1) и выберите «Массовая доля > C3H8» (Mass Fraction > C3H8). 25 СИНЦ Перевод документации STAR-CCM+ Тьюториал: Горение Версия 9.06 Дата: 16.02.2015 3. Нажмите правой кнопкой мыши на скалярную шкалу в «Скалярной сцене 1» (Scalar Scene 1) и выберите «Массовая доля > CO2» (Mass Fraction > CO2). 26 СИНЦ Перевод документации STAR-CCM+ Тьюториал: Горение Версия 9.06 Дата: 16.02.2015 4. Нажмите правой кнопкой мыши на скалярную шкалу в «Скалярной сцене 1» (Scalar Scene 1) и выберите «Скорость > Величина» (Velocity > Magnitude). 27 СИНЦ Перевод документации STAR-CCM+ Тьюториал: Горение Версия 9.06 Дата: 16.02.2015 Заключение (Summary) В данном тьюториале были продемонстрированы следующие возможности STAR-CCM+: Задание eddy break-up моделей горения. Задание свойств материалов, требуемых для многокомпонентных газов. Задание химических реакций. Задание начальных условий и исходных значений. Создание интерфейсов. Определение граничных условий. Запуск решателя на определенное количество итераций. Анализ результатов. 28
