1.5.2.4 Работа в CFD-системе. Постпроцессинг.

Переход к этапу постпроцессинга осуществляется после того, как численное решение задачи вышло на стационарный режим, и расчёт остановлен.

Основные задачи и результаты постпроцессинга.

1. Расчёт перепада давления:

   • Для решения поставленной задачи требовалось рассчитать перепад давления на прямом участке круглой трубы длиной 3 м.
   • Расчёт проводился на участке длиной 9 м из-за необходимости учёта длины установления.
   • Интересующий перепад давления определяется разностью среднего значения давления в сечении трубы, расположенном на расстоянии 6 м от входа, и среднего значения давления на выходе из трубы.
   • Поскольку на выходе было задано граничное условие нулевого статического давления, искомый перепад давления равен среднему давлению в сечении трубы на расстоянии 6 м от входа. CFD-система автоматически рассчитывает это значение с помощью интегральной формулы.

2. Оценка точности (Верификация и Валидация):

   • Важным шагом является оценка точности расчёта путём верификационного и валидационного анализа.
   • Оценивается относительная вычислительная погрешность (в процентах), которая рассчитывается как модуль разности точного аналитического решения и полученного расчётного значения, делённый на аналитическое значение перепада давления.
   • В данном случае относительная вычислительная погрешность составила величину, примерно равную 1%.
   • Этот результат удовлетворяет требованиям, предъявляемым к верификационному анализу, и значительно превышает точность, достаточную для инженерных расчётов на этапе валидации (обычно 3% до 10%).
   • Отмечается, что дальнейшая детализация расчётной сетки (в рамках исследования сеточной сходимости) могла бы ещё больше улучшить результат.
   • Полученный результат позволяет говорить о прохождении программным комплексом процедур верификации и валидации для задачи течения жидкости в цилиндрической трубе.

3. Визуализация картины течения:

   • На этапе постпроцессинга полезно получить визуальное представление о структуре потока.
   • Пример: визуализация векторного поля скорости показывает параболический профиль распределения скорости в поперечном сечении трубы (так называемое течение Пуазейля), что полностью соответствует аналитическому решению.

4. Расчёт практических параметров:

   • В рамках задачи была вычислена величина полного напора, который должен обеспечить магистральный насос.
   • Для этого сначала был получен перепад давления на участке длиной 3 м, который затем был пересчитан для интересующего 100-метрового участка.
   • В итоге были рассчитаны суммарные гидравлические потери и определена величина необходимого насосного напора.

 

Обзор этапов работы в CFD-системе

Урок завершается перечислением ключевых этапов работы в программном комплексе:

1. Импорт или создание геометрической модели.
2. Препроцессинг (задание физико-математической модели, настройка сетки и шага по времени).
3. Запуск расчёта с обязательным мониторингом.
4. Постпроцессинг (анализ результатов расчёта).