Что выбрать для теплового расчета, Mechanical или Fluent?

Если тепло передается через твердое тело, стенку, деталь или бетонный массив, хватает Steady-State Thermal или Transient Thermal в Mechanical. Fluent нужен, когда важно движение жидкости или газа, например теплообмен в трубе или охлаждение потоком воздуха. Если в задании это не указано, подскажу по формулировке

Откроется ли проект в моей версии ANSYS?

Проект из более новой версии старая не откроет, поэтому версию лучше написать сразу. Считаю в той, что у вас, или сохраняю геометрию и исходные данные так, чтобы модель можно было собрать заново

Можно ли посчитать остывание бетона с прогревом или зимой?

Можно. Подогрев задается источником тепла или температурой на поверхности, утепление и опалубка через теплоотдачу с нужным коэффициентом, мороз через температуру наружного воздуха. Эти условия берутся из задания или методички, по ним и строится модель

Нужна ли проверка сходимости по сетке?

Почти всегда ее просят показать, без нее преподаватель вправе спросить, почему результату можно верить. Считаю модель на нескольких сетках и показываю сравнение таблицей или графиком

Можно заказать расчет в ANSYS для ВКР?

Да. Расчетную часть ВКР делаю с теми же исходными данными, что в остальных разделах, и оформляю по требованиям к диплому

Вы сделаете и тепловой, и прочностной расчет в одной работе?

Да, это обычная связка. Сначала считаю поле температур, затем передаю его в Static Structural и получаю температурные напряжения, в записке это идет одним разделом с общей моделью

Расчеты в ANSYS Mechanical и Fluent с пояснительной запиской

ANSYS встречается в технических заданиях чаще других расчетных программ, и задачи в нем очень разные, от прочности кронштейна до течения в трубе. Я считаю в ANSYS Workbench, прочность и теплопередачу в Mechanical, течения и теплообмен в потоке во Fluent. Из последних заказов был тепловой расчет остывания бетона, это нестационарная задача теплопередачи с тепловыделением цемента при твердении.

Делаю модель по заданию, считаю ее, проверяю сходимость и пишу пояснительную записку по методичке кафедры. Расчет беру и как самостоятельную работу, и как раздел курсового проекта или диплома.

Какие задачи считаю в ANSYS

Большая часть студенческих заданий в ANSYS укладывается в несколько типов анализа Workbench. У каждого свой модуль, и от выбора модуля зависит, какие нагрузки можно задать и какие результаты получить.

Static Structural, напряжения, деформации и запас прочности деталей и конструкций
Modal, собственные частоты и формы колебаний
Eigenvalue Buckling, устойчивость и критическая нагрузка
Steady-State Thermal, установившееся поле температур и тепловые потоки через стенку или узел
Transient Thermal, нагрев и остывание во времени, например остывание бетонного массива
Связанный расчет, когда поле температур передается в прочностной и считаются температурные напряжения
Fluent, течение жидкости или газа, перепад давления, теплообмен между потоком и стенкой

Прочностной расчет в Mechanical

Геометрию строю в DesignModeler или SpaceClaim либо импортирую из КОМПАС и SolidWorks, если модель уже есть. Материал беру из библиотеки Engineering Data или задаю по заданию. Объемные детали разбиваю тетраэдрами или гексаэдрами, тонкостенные конструкции считаю оболочками, рамы балочными элементами, так модель становится легче и считается быстрее.

Закрепления задаю так, как деталь работает в узле, это Fixed Support, Displacement, Remote Displacement и опоры по цилиндрическим поверхностям. Нагрузки прикладываю силами, давлением, моментами и ускорениями, при необходимости добавляю собственный вес и затяжку болтов. Результаты смотрю по эквивалентным напряжениям по Мизесу, полным перемещениям и запасу прочности. Если в модели есть острые углы, отделяю реальную концентрацию напряжений от сингулярности, которая растет при каждом сгущении сетки и к прочности детали отношения не имеет.

Тепловой расчет и остывание бетона

Тепловую задачу ставлю в Steady-State Thermal, если нужно установившееся поле температур, и в Transient Thermal, если важно, как температура меняется во времени. Задаю теплопроводность, для нестационарной задачи еще плотность и теплоемкость, затем граничные условия. Это заданная температура, тепловой поток и конвекция с коэффициентом теплоотдачи и температурой среды, а излучение добавляю, если его требует задание.

Остывание бетона типичная нестационарная задача. Смесь укладывают с начальной температурой, при твердении цемент выделяет тепло, и внутри массива температура поднимается, пока поверхность остывает через опалубку и открытые грани. Тепловыделение задаю внутренним источником тепла, который меняется во времени по данным задания или по справочной зависимости для выбранного цемента. Теплоотдачу на поверхностях задаю с учетом опалубки и утеплителя, если они есть.

В результатах показываю поле температур в разные моменты времени, график температуры в центре и на поверхности и перепад между ними, по которому оценивают риск температурных трещин. Если задание требует, передаю температуры в прочностной расчет и считаю температурные напряжения.

Хотите понять, сколько будет стоить расчет в ANSYS? Пришлите задание, я посмотрю и назову цену. Написать в Telegram

Течения и теплообмен во Fluent

Во Fluent считаю течение жидкости и газа в трубах, каналах и вокруг тел, а еще теплообмен между потоком и стенкой. Сначала выделяю расчетную область и строю сетку, которая сгущается к стенкам, чтобы правильно описать пограничный слой. Затем выбираю модель течения. Для ламинарного режима отдельная модель не нужна, для турбулентного обычно берут k-epsilon или k-omega SST, выбор зависит от задачи и от того, что указано в методичке. На входе задаю скорость или расход, на выходе давление, на стенках условие прилипания и, если нужно, температуру или тепловой поток.

Сходимость во Fluent проверяю по невязкам и по контрольным величинам, например по перепаду давления или температуре на выходе, которые должны перестать меняться от итерации к итерации. Для записки вывожу поля скорости, давления и температуры, линии тока и значения, которые просит задание.

Сетка и проверка результата

От сетки в ANSYS зависит все остальное, поэтому ее качество проверяю до расчета по метрикам Mesh, прежде всего по Skewness и Element Quality. Для итогового результата считаю модель на нескольких сетках и показываю в записке, как меняется контрольная величина. Когда изменение становится малым, решение можно считать сошедшимся. В прочностной задаче дополнительно сверяю реакции опор с нагрузками, а простой случай с формулами сопротивления материалов, в тепловой проверяю тепловой баланс.

Что идет в пояснительную записку

Структуру беру из методички. Обычно записка по расчету в ANSYS складывается из таких частей.

Постановка задачи, исходные данные и расчетная схема
Геометрия и допущения, принятые при построении модели
Свойства материалов, граничные условия и нагрузки
Сетка с параметрами качества и проверка сходимости
Результаты, поля напряжений, температур или скоростей, графики и таблицы
Проверка результата вручную или по балансу
Выводы, список литературы, оформление по ГОСТ и методичке

Что вы получаете

Архив проекта Workbench (.wbpz) с геометрией, сеткой и настройками, который открывается в вашей версии ANSYS
Картины полей и графики в хорошем разрешении для записки и презентации
Пояснительную записку с постановкой задачи, описанием модели, проверкой сходимости и выводами
Проверочный расчет вручную, если его требует методичка
Пояснения по настройкам модели к защите

Что прислать для оценки

Задание с геометрией, материалами, нагрузками или тепловыми условиями
Методичку или требования к записке
Версию ANSYS, которая стоит у вас или в компьютерном классе, и какой модуль нужен, Mechanical или Fluent
Для остывания бетона класс бетона, вид цемента, размеры конструкции, начальную температуру смеси и условия выдерживания
Готовую геометрию из КОМПАС или SolidWorks, если она уже есть

Сколько стоит расчет в ANSYS

Цена индивидуальная, называю ее после того, как посмотрю задание. Она зависит от вида анализа, сложности геометрии, того, нужен ли связанный расчет, и от объема записки по методичке. Оценка бесплатная.

Прислать задание в Telegram Написать в MAX

Что спрашивают про расчет в ANSYS

Что выбрать для теплового расчета, Mechanical или Fluent?: Если тепло передается через твердое тело, стенку, деталь или бетонный массив, хватает Steady-State Thermal или Transient Thermal в Mechanical. Fluent нужен, когда важно движение жидкости или газа, например теплообмен в трубе или охлаждение потоком воздуха. Если в задании это не указано, подскажу по формулировке
Откроется ли проект в моей версии ANSYS?: Проект из более новой версии старая не откроет, поэтому версию лучше написать сразу. Считаю в той, что у вас, или сохраняю геометрию и исходные данные так, чтобы модель можно было собрать заново
Можно ли посчитать остывание бетона с прогревом или зимой?: Можно. Подогрев задается источником тепла или температурой на поверхности, утепление и опалубка через теплоотдачу с нужным коэффициентом, мороз через температуру наружного воздуха. Эти условия берутся из задания или методички, по ним и строится модель
Нужна ли проверка сходимости по сетке?: Почти всегда ее просят показать, без нее преподаватель вправе спросить, почему результату можно верить. Считаю модель на нескольких сетках и показываю сравнение таблицей или графиком
Сколько стоит расчет в ANSYS?: Цену называю после того, как посмотрю задание. Пришлите задание, методичку и версию ANSYS, оценка бесплатная
Можно заказать расчет в ANSYS для ВКР?: Да. Расчетную часть ВКР делаю с теми же исходными данными, что в остальных разделах, и оформляю по требованиям к диплому
Вы сделаете и тепловой, и прочностной расчет в одной работе?: Да, это обычная связка. Сначала считаю поле температур, затем передаю его в Static Structural и получаю температурные напряжения, в записке это идет одним разделом с общей моделью

Если вашего вопроса здесь нет, задайте его мне, отвечаю в любое время. Спросить в Telegram