Temperaturno polje trdnega telesa

Primer prikazuje reševanje toplotne enačbe za generične 3D predmete. Aluminijast predmet na  sliki se ogreva notranje s pomočjo toplotnega vira moči 0.01 W/kg. Na določenih delih  (rdeče ploskve na spodnji sliki) predpostavimo, da je temperatura konstantna in sicer 293 st K  (cca 20 st C). Zanima nas porazdelitev toplote po telesu.  

1. Odpremo terminalsko okno in zaženemo:

   $ single
   
   Job is submitted to default queue .
   
   
   
   $ module load elmergui
   
     Loading qwt/6.0.2
   
     Loading vtk/5.10.1
   
     Loading ftgl/2.1.3-rc5
   
     Loading qt/4.8.4
   
     Loading paraview/3.98
   
     Loading opencascade/6.5.5
   
     Loading elmergui/7.0
   
   $ ElmerGUI
   

2. V meniju programa ElmerGUI izberemo:

   File -> Open
   
   pump_carter_sub.stp
   

   • Datoteka se nahaja se v 'elmerlab/lab01'.

   • Po odprtju datoteke se nam v novem oknu prikaže geometrija objekta in prične generiranje mreže končnih elementov. Kontrolni izpisi generiranja se prikazujejo v terminalskem oknu. Ko je generiranje končano se nam v ElmerGUI oknu prikaže geometrija objekta z generirano mrežo končnih elementov.

   • Povečamo ElmerGUI okno preko celega ekrana

   • Premikanje objekta:

     • Z vrtenjem koleščka (naprej/nazaj) miške zumiramo objekt (prinližujemo/oddaljujemo)

     • Z pritiskom leve miškine tipke in istočasnim premikom miške (gor/dol) rotiramo objekt okoli horizontalne osi.

     • Z pritiskom leve miškine tipke in istočasnim premikom miške (levo/desno) rotiramo objekt okoli vertkalne osi.

3. Želimo, da se generira natančnejša mreža končnih elementov.
   
   V oknu z prikazom geometrije objekta izberemo (To je v oknu brez prikaza mreže končnih elementov, ki se je odprlo ob odpiranju datoteke z geometrijo. Če smo okno že zaprli, ga ponovno odpemo z ukazom View -> Cad model):
   dsas

   Model -> Preferences (nato pa izvedemo)
   
   Restrict mesh size on surfaces by STL density = on (tj postavimo kljukico)
   
   Apply
   

   V oknu ElmerGUI aplikacije pa izvedemo

   Mesh -> Remesh
   

   Tako smo podali ukaz za generacijo nove gostejše mreže končnih elementov.
    
4. Pripravimo ploskve za določitev robnih pogojev. 
   Kot robni pogoj želimo nastaviti temperaturo na notranjem robu širšega dela valjastih odprtin. To površino definira šest ploskev, zato moramo izbrati na sliki rdeče prikazane površine (sestavljene so iz šestih ploskev).
   
   Prvo ploskev izberemo z dvojnim klikom nanjo, za izbor naslednjih pa moramo držati tipko CTRL in hkrati izvesti dvojni klik na izbrani ploskvi. Če izberemo napačno ploskev ponovimo dvojni klik na tej ploskvi (ob hkratnem držanji tipke CTRL). Tipka CTRL omogoča dodajanje ali odvzemanje predhodno izbranih ploskev k izboru. Če objekta ni pravilo orientiran, ga med izborom lahko tudi rotiramo, kot je opisano zgoraj.
   Ko izberemo vse ploskve robnih pogojev nadaljujemo z:

   Mesh -> Unify Surface

5. Podati moramo še podatke modela. Pri tem po vrsti (od vrha proti dnu) sledimo navedbam v padajočem meniju ‘Model’. V nadaljevanju podajamo korake našega priemra:
6. Definiramo splošne nastavitve:

   Model -> Setup
   
   Simulation Type = Steady state
   
   Steady state max. Iter =1
   
   Apply
   

7. Definicija enačb:

   Model -> Equation
   
   Add
   
   Izberemo jeziček 'Heat Equation' in definiramo:
   
   Name = Heat Equation (Korigiramo ime 'Equation 1' na 'Heat Equation')
   
   Apply to bodies = Body 1 (tj postavimo kljukico)
   
   Heat Equation
   
   Active = on (tj postavimo kljukico)
   
   Add
   
   OK (V redu)
   

8. Definiramo material:

   Model -> Material
   
   Add
   
   Material library
   
   Aluminium (izberemo iz menija)
   
   Apply to bodies = Body 1 (postavimo kljukico)
   
   Add
   
   OK (V redu)
   

9. Definiramo obtežbo:

   Model -> Body force
   
   Add
   
   Izberemo jeziček Heat Equation
   
   Name = Heating
   
   Head Source = 0.01
   
   Apply to bodies = Body 1 (postavimo kljukico)
   
   Add
   
   OK (V redu)
   

10. Definiramo robne pogoje:

    Model -> Boundary condition
    
    Add
    
    Heat Equation
    
    Temperature = 293.0
    
    Name = RoomTemp
    
    Add
    
    OK (V redu)
    

11. Izberemo območja robnih pogojev:

    Model -> Set boundary properties (izberemo oz odkljukamo opcijo)
    

    Dvokiknemo na površino predhosno izbranih ploskev za določitev robnih pogojev. Odpre se nam okno za izbiro robnih pogojev. Pod ‘Boundary condition’ izberemo ‘RoomTemp’.

12. Generiramo vhodno datoteko za program ‘ElmerSolver’:

    Sif -> Generate
    

    Nastalo datoteko si lahko ogledamo z izbiro iz menija:

    Sif -> Edit
    

    Datoteko lahko nato uredimo, ali zapustimo z ukazom ‘File->Quit’.
     
13. Shranimo projekt (Podatke projekta lahko shranimo v poljubni vazi vnosa):

    File -> Save Project
    
    Za shranjevanje projekta izberemo poljuben direktorij (npr. poddirektorij 'ProjectFiles'), kamor želimo shraniti narejeno.
    

    Podatke projekta prikličemo z: File -> LoadProject in izberemo dorektorij, kamor smo podatke shranili.

14. Izračunamo primer:

    Run -> Start solver
    

    rfwe

15. Za ogled rezultatov poženemo postprocesor:

    Run -> postprocesor

16. V podprocesoju si ogledamo rezultate izračunanega polja toplotnega telesa:
    
    .