2015-04-01
735
Рассмотрим двумерную модель однослойной пластины (приведенную к одномерной задаче) толщиной 0,1 м с граничными условиями I рода с одной стороны и II рода (условия адиабаты) c другой. Температура внешней стороны пластины равна 1000 °С. Время нагрева пластины 1000 с.
Поскольку в Elcut задать начальную температуру тела нельзя, а по умолчанию нагрев тела происходит с 0 К, то задача делиться на два этапа.
1 этап. Рассматривается двумерная модель однослойной пластины толщиной 0,1 м с граничными условиями I рода с одной стороны и II рода (условия адиабаты) c других трех сторон. Температура внешней стороны пластины равна 273 К.
2 этап. Рассматривается двумерная модель однослойной пластины толщиной 0,1 м с граничными условиями I рода с одной стороны и II рода (условия адиабаты) c других трех сторон. Температура внешней стороны пластины равна 1273 К.
1 этап
ВВОД СВОЙСТВ ЗАДАЧИ
Открыть Elcut 5.1 > Student Edition > Elcut 5.1 Student.
Чтобы создать новую задачу:
1. В меню Файл выбрать пункт Создать.
2. Отметить пункт Задача ELCUT.
|
|
|
3. Ввести имя задачи: нагрев пластины.
4. Указать место для задачи: y:\Tevp\2-xx\Фамилия.
5. Указать свойства задачи:
Тип задачи: Температурное поле.
Класс модели: Плоская.
Расчет: Обычный.
Файлы: Геометрия: нагрев пластины. mod.
Свойства: нагрев пластины. dht.
6. Выбрать удобные единицы измерения:
Единицы длины: Метры.
Система координат: Декартовы координаты.
ОПИСАНИЕ ГЕОМЕТРИИ
Чтобы начать работу с моделью, необходимо описать геометрию.
В меню Правка выбрать пункт Геометрическая модель. Подтвердить создание новой модели, нажатием на кнопку OK.
Чтобы добавить элемент в модель:
1. В меню Правка выбрать пункт Добавить фигуру.
2. Параметры фигуры:
Фигура: Прямоугольник; ширина: w=1, высота: h=0.1; позиция координат центра окружности: x=0.5; y=0.05 (рис. 4.2.1).
Рис. 4.2.1. Добавление фигуры
3. Для просмотра выбрать на панели инструментов кнопку Показать все (рис. 4.2.2).
Рис. 4.2.2. Просмотр фигуры
Чтобы дать название объектам необходимо двойным нажатием левой кнопки мыши выделить объект и заполнить появившееся окно свойств.
Выделить верхнюю поверхность пластины:
Метка: поверхность 1; шаг дискретизации: Ручной - 0.04 (рис. 4.2.3).
Рис. 4.2.3. Задание свойств выделенной поверхности
Аналогичным образом выделить поочередно нижнюю, правую и левую поверхности пластины обозначив их соответственно поверхность 2, поверхность 3, поверхность 4. Ш аг дискретизации во всех случаях задать Ручной - 0.04.
Затем выделить всю пластину (рис. 4.2.4):
Метка: пластина; шаг дискретизации: Ручной - 0.04.
Рис. 4.2.4. Задание свойств пластины
ПОСТРОЕНИЕ СЕТКИ
Чтобы построить сетку в меню Правка выбрать пункт Построить сетку и нажать подпункт Во всех блоках (рис. 4.2.5).
|
|
|
Рис. 4.2.5. Построение расчетной сетки
ЗАДАНИЕ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛОВ
Двойным нажатием левой кнопки мыши выбрать в окне описания задачи название метки блока и заполнить появившееся окно свойств метки блока - пластина согласно табл. 4.1.1 (рис. 4.2.6).
Рис. 4.2.6. Свойства метки блока – пластина
ЗАДАНИЕ ГРАНИЧНЫХ УСЛОВИЙ
Двойным нажатием левой кнопки мыши выбрать в окне описания задачи название метки ребра и заполнить появившееся окно свойств метки ребра – поверхность 1:
Температура: 
; 
273 К (рис. 4.2.7).
Рис. 4.2.7. Задание граничных условий I рода
Свойства метки ребра поверхностей 2, 3 и 4:
Тепловой поток q=0 Вт/м2 (рис. 4.2.8).
Рис. 4.2.8. Задание граничных условий II рода
ПОЛУЧЕНИЕ И АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ
Выбрать имя задачи в окне свойств. В меню Задача нажать пункт Решить задачу.
В результате получаем цветную карту распределения температуры (рис. 4.2.9). Как видно, тело прогрелось до температуры 273 К.
Рис. 4.2.9. Распределение температуры по толщине платины в конце нагрева
Нажимаем на вкладку геометрическая модель, затем файл > сохранить как > Нагрев пластины.pbm.
2 этап
Не закрывая задачу, решенную на 1 этапе, переходим к решению задачи на 2 этапе.
ВВОД СВОЙСТВ ЗАДАЧИ
Чтобы создать новую задачу:
1. В меню Файл выбрать пункт Создать.
2. Отметить пункт Задача ELCUT.
3. Ввести имя задачи: нагрев пластины 1.
4. Указать место для задачи: y:\Tevp\2-xx\Фамилия.
5. Указать свойства задачи:
Тип задачи: Нестационарная теплопередача.
Класс модели: Плоская.
Расчет: Обычный.
Файлы: Геометрия: нагрев пластины. mod.
Свойства: нагрев пластины. dht.
6. Выбрать удобные единицы измерения:
Единицы длины: Метры.
Система координат: Декартовы координаты.
Временные параметры: интегрировать по времени.
Интегрировать до 1000 секунд, шагом 20 секунд.
ЗАДАНИЕ ГРАНИЧНЫХ УСЛОВИЙ
Двойным нажатием левой кнопки мыши выбрать в окне описания задачи название метки ребра и заполнить появившееся окно свойств метки ребра – поверхность 1:
Температура: ; 1273 К.
СВЯЗКА ЗАДАЧ
Выбрать в окне описания задачи пункт Связи задач и нажать правой кнопкой мыши, выбрать подпункт Свойства задачи (рис. 4.2.10).
Рис. 4.2.10. Выбор связи задач
В открывшемся окне найти вкладку Связь задач.
Тип данных: Распределение температуры.
Через Обзор выбрать задачу: нагрев пластины. pbm и нажать кнопку добавить и ОК (рис. 4.2.11).
Рис. 4.2.11. Связывание двух задач
ПОЛУЧЕНИЕ И АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ
Выбрать имя задачи в окне свойств. В меню Задача нажать пункт Решить задачу.
В результате получаем цветную карту распределения температуры по толщине пластины (рис. 4.2.12).
Рис. 4.2.12. Распределение температуры по толщине платины в конце нагрева
Чтобы посмотреть распределение температуры от времени нагрева, необходимо выбрать Вид > График по времени (рис. 4.2.13).
Рис. 4.2.13. Изменение температуры теплового центра пластины
со временем
По результатам расчета видно, что при условиях нестационарного режима температура теплового центра пластины равна 1097,35 К.
