UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS (Universidad del Perú, Perú, Decana de América) América ) FACULT ACULTAD DE CIENCIAS FISICAS ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA MECANICA DE FLUIDOS
INFORME TECNICO TECNICO ANSYS N° 6
TURBOMAQUINAS I NOVIEMBRE 2016
PROFESOR DEL CURSO: CURSO: Ph D Ing. Miguel Ángel Ángel Ormeño Valeriano ESTUDIANTE:
Alvarado Huamán, Julio César
CÓDIGO:
13130034
INDICE 1. INFORME ANSYS N° 6
EXPERIENCIA N° 6 1. INTRODUCCION Ansys es un ecosistema de programas CAE para diseño, análisis y simulación de partes por elementos finitos FEA, incluye i ncluye las fases de preparación de meshing o malleo, ejecución y post proceso, el programa ejecuta análisis de piezas sometidas a fenómenos físicos f ísicos usadas en ingeniería y diseño mecánico, puede resolver problemas físicos sometidos sometidos a esfuerzos térmicos, térmicos, fluidos, vibración y aplicaciones específicas, brevemente se describen sus módulos principales por disciplina. El programa ANSYS destaca por una interfaz gráfica sencilla, por la amplitud de los problemas capaz de resolver tanto lineales como no lineales (estructurales, térmicos, magnéticos, fluidos, problemas acopados, etc.) y por la posibilidad de realizar un discreto manual del problema, en función de las características y condiciones del mismo, a diferencia de otros programas.
2. OBJETIVOS Con los conocimientos conocimientos ya obtenidos en las clases anteriores anteriores de ANSYS ANSYS ahora haremos simulaciones más complejas para ver los funcionamientos de las turbomaquinas. En esta clase haremos observaciones en los mallados, mientras más pequeño sea el mallado mejores resultados arroja la simulación, también colocaremos parámetros de entradas con el comando expressions, colocaremos planos para poder ver las presiones y velocidades que se producirán en la turbomaquina y las líneas de corriente que recorren en ella .
3. MARCO TEORICO ANSYS está dividido en tres herramientas principales llamados módulos: preprocesador (creación de geometría y mallado), procesador y post-procesador. Tanto el pre-procesador como el post-procesador están provistos de una interfaz gráfica. Este procesador de elemento finito para la solución de problemas mecánicos incluye: análisis de estructuras dinámicas y estáticas (ambas para problemas lineales y no lineales), análisis de transferencia de calor y fluido dinámica, y también problemas de acústicas y de electromagnetismo de electromagnetismo..
INDICE 1. INFORME ANSYS N° 6
EXPERIENCIA N° 6 1. INTRODUCCION Ansys es un ecosistema de programas CAE para diseño, análisis y simulación de partes por elementos finitos FEA, incluye i ncluye las fases de preparación de meshing o malleo, ejecución y post proceso, el programa ejecuta análisis de piezas sometidas a fenómenos físicos f ísicos usadas en ingeniería y diseño mecánico, puede resolver problemas físicos sometidos sometidos a esfuerzos térmicos, térmicos, fluidos, vibración y aplicaciones específicas, brevemente se describen sus módulos principales por disciplina. El programa ANSYS destaca por una interfaz gráfica sencilla, por la amplitud de los problemas capaz de resolver tanto lineales como no lineales (estructurales, térmicos, magnéticos, fluidos, problemas acopados, etc.) y por la posibilidad de realizar un discreto manual del problema, en función de las características y condiciones del mismo, a diferencia de otros programas.
2. OBJETIVOS Con los conocimientos conocimientos ya obtenidos en las clases anteriores anteriores de ANSYS ANSYS ahora haremos simulaciones más complejas para ver los funcionamientos de las turbomaquinas. En esta clase haremos observaciones en los mallados, mientras más pequeño sea el mallado mejores resultados arroja la simulación, también colocaremos parámetros de entradas con el comando expressions, colocaremos planos para poder ver las presiones y velocidades que se producirán en la turbomaquina y las líneas de corriente que recorren en ella .
3. MARCO TEORICO ANSYS está dividido en tres herramientas principales llamados módulos: preprocesador (creación de geometría y mallado), procesador y post-procesador. Tanto el pre-procesador como el post-procesador están provistos de una interfaz gráfica. Este procesador de elemento finito para la solución de problemas mecánicos incluye: análisis de estructuras dinámicas y estáticas (ambas para problemas lineales y no lineales), análisis de transferencia de calor y fluido dinámica, y también problemas de acústicas y de electromagnetismo de electromagnetismo..
4. DESARROLLO DE LA TAREA Abrimos el archivo FT UNMSM 2016_II
Luego abrimos el Copy of Mesh para hace r cambio en mallado para hacerlo más fino o más pequeño.
Cambiamos las unidades.
Le colocamos un Min size o cara mínima de1.6 mm a 3.20mm
Los nodos bajan a 270046 No se puede bajar tanto el número de nodos pues esto puede afectar al volumen del control
Ahora cambiamos el max face size y el max tet size a 160mm, el max face size puede ser menor o igual al max tet size pero nunca mayor.
Generamos la malla.
Una vez terminado el mallado cerramos el m esh y copiamos el CFX, lo enlazamos al mesh, actualizamos el mesh y abrimos el setup.
Ahora en expressions hacemos lo mismo que la clase pasada, crearlas
Clic derecho inserta, y le colocamos un nombre en este caso ‘’’Mflow’’
Ahora nos dirigimos abajo, clic derecho -> functions -> Locator-Based -> massflow
Una vez agregada la función nos dirigimos a Mesh Locator -> 2D -> Inlet, aquí es donde se dirigirá o colocara la función massflow.
Le damos en aplicar y en la parte superior se creara la expresión.
Luego hacemos lo mismo pero para el Outlet.
Luego nos dirigimos a Output Control, activamos la pestaña Monitor y e liminamos monitor point 1 para crear otra.
Añadimos un nuevo monitor point, le colocamos un nombre en este caso “Flujo masico entrada”
Cambiamos la option de Cartesian Coordenates a Expressions.
Una vez cambiado esto, en expressions Value colocamos para e l Mflow (entrada)
Y otro para la salida.
Al terminar esto en output control podemos ver los flujos creados.
Y listo cerramos el setup, y abrimos el Solution para que la simulación empiece.
En la parte de solución podemos ver los aspectos q se han especificado en esta simulación. En la parte que dice user points podemos verificar que el caudal de entrada es igual al caudal de salida. Solo que uno se ve en positivo y el otro se ve en negativo. Al ser un volumen de control todo lo q sale es con signo negativo y to do lo que entra es positivo.
Terminado cerramos Solution y abrimos Results.
Al abrir podremos ver como se comportan las líneas de corriente dentro de la turbomaquina. Desde una velocidad media en la entrada hasta una alta velocidad en la salida.
Aquí se hizo una pequeña animación con flechas que recorren las líneas de corriente.
Ahora colocaremos planos en la entrada para poder ver en comportamiento de la velocidad en la entrada.
Una vez colocada la entrada en el lugar correspondiente, le colocamos un countour con el comportamiento de la velocidad ubicada en el plano creado.
Aquí podemos ver que se tiene una velocidad media de 4 m/s en la e ntrada
Otra manera de ver cuanta ve locidad recorre en cierta área es usando tablas. Creamos una tabla.
Colocamos en una celda “=” luego le damos clic derecho seleccionamos function -> CFDPost -> AreaAve. Con esto hacemos que se calcule en solo en cierta área los cálculos a realizar.
Ahora dentro de los paréntesis creados hacemos clic derecho Variables -> Velocity. Aquí decimos que se evalue la velocidad en cie rta área.
Ahora después del @ colocamos Locators -> Inlet. Aquí colocamos donde se va a evaluar el cálculo en este caso será en la entrada.
Con esto podemos ver un cálculo más exacto en el lugar donde se requiere el dato.
Ahora haremos lo mismo con la salida, crearemos un plano en la salida para ver el comportamiento de la velocidad en la salida.
Ahora haremos lo mismo para ver cuánto es la velocidad de salida.
Ahora colocaremos un plano en las paredes pare v er el comportamiento de las líneas de corriente. Y los angulos de ataque
Ahora abriremos otros CFX, para practicar los pasos de cómo obtener resultados en c iertas áreas específicas. Aquí animaremos un poco el resultado.
Ahora haremos los cálculos para hallar las velocidades tanto en la entrada como en la salida.
5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES Conclusiones:
Se aprendió a usar diferentes métodos para hallar los resultados finales en una simulación, puede ser como usar un plano y colocarlo en una parte especifica de la máquina y señalar que es lo queremos que muestre, u otra manera es usando las tablas y usar comandos específicos para hallar los datos requeridos.
Podemos ver cómo se comportan las líneas de corriente durante su recorrido por la turbo máquina, trasladándose a una velocidad especifica inicial hasta una alta velocidad en la salida (lo aprendido en las clases teóricas).
Observar como las líneas corrientes atacan a los alabes por el ángulo de ataque
Recomendaciones:
En ansys al momento de actualizar cajas como el CFX, Mesh, Geometry, etc, se deben actualizar de izquierda a derecha esto es para que haya una buena sincronización de datos.
En el mallado al momento de cambiarlo, los números de nodos no deben bajar demasiado, esto se hace para que no se afecte el volumen de control tomado. (El número máximo de nodos en la licencia estudiantil es 500 mil nodos)
6. REFERENCIAS http://www.ansys.com/es-ES