Постановка задачи

В данной инструкции рассматривается моделирование теплового режима грунтов с учетом влияния вертикальных и наклонных термостабилизаторов под резервуаром в программном продукте Frost.Термо (Рис. 1.1 и Рис. 1.2). Размер моделируемой области – 70х70х40 м. Прогнозный расчет производится на 8 лет с 01.09.2013 с учетом теплового воздействия резервуара и термостабилизаторов под ним.

Рис. 1.1 – Схема расположения резервуара и термостабилизаторов на моделируемой области

На внешних гранях заданы условия теплоизоляции (\(q\ = \ 0\)). В данном примере влияние резервуара на грунт задается граничным условием третьего рода (с учетом наличия стенки у резервуара). В соответствии с ГОСТ 31385-2008 «Резервуары вертикальные цилиндрические стальные для нефти и нефтепродуктов. Общие технические условия» толщина стенки и днищ резервуара должны быть 5 мм для диаметра 16 м, а коэффициент теплопроводности нержавеющей стали равен 15 Вт/(м·К), коэффициент теплообмена резервуара с поверхностью грунта составит 3000 Вт/(м²·К).

Климатические данные и теплофизические свойства грунтов приведены в Табл. 1.1, Табл. 1.2 и Табл. 1.4. Последовательность геологических слоев в скважине приведена на Рис. 1.2.

Табл. 1.1 – Климатические данные модели

Параметр	Месяц
	1			2			3			4			5			6
	1	2	3	1	2	3	1	2	3	1	2	3	1	2	3	1	2	3
Темпера-тура, оС	-25,2			-23,4			-14,2			-4,8			5,3			16,4
Скорость ветра, м/с	3,43			3,18			3,03			2,84			2,9			2,59
Высота снежного покрова, м	0,3	0,32	0,33	0,34	0,35	0,35	0,34	0,33	0,29	0,2	0,1	0,03	0	0	0	0	0	0
	7			8			9			10			11			12
	1	2	3	1	2	3	1	2	3	1	2	3	1	2	3	1	2	3
Темпера-тура, оС	18,3			14,5			5,6			-5			-18,2			-25,5
Скорость ветра, м/с	2,44			2,49			2,86			3,07			3,08			3,14
Высота снежного покрова, м	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0,03	0,04	0,07	0,14	0,18	0,22	0,24	0,26	0,28

Табл. 1.2 – Теплофизические свойства грунтов

Наименование параметра материала	Наименование материала
	ИГЭ 1	ИГЭ 2	ИГЭ 3	ИГЭ 4
Температура, оС	Табличная зависимость (Табл. 3)
Объемная теплоемкость талого грунта, МДж/(м3∙К)	1,75	3,19	2,5	3
Объемная теплоемкость мерзлого грунта, МДж/(м3∙К)	1,33	1,92	2,19	2,1
Теплопроводность талого грунта, Вт/(м∙К)	1,39	0,55	1,08	1,8
Теплопроводность мерзлого грунта, Вт/(м∙К)	1,83	0,92	1,24	2,02
Суммарная весовая влажность грунта, д.е.	0,15	4,66	0,17	0,37
Плотность сухого грунта, кг/м3	1270	150	1500	1250
Тип грунта (для определения содержания незамерзшей воды)	Пески мелкие, средние, крупные, граве-листые	Торф слаборазло-жившийся верховой	Суглинки (\(0,07 < I_{p}\ \leq 0,13\))	Супеси (\(0,02 < I_{p}\ \leq 0,7\))
Влажность грунта на границе раскатывания (предел пластичности)	-	-	0,2	0,18
Температура начала замерзания, оС	-0,1	-0,13	-0,2	-0,15

Табл. 1.3 – Температурное распределение грунта на 01.09.2013

Абсолютная отметка, м	Температура,°C
0	-11,56
-0,5	-7,88
-1	-4,14
-1,5	-0,27
-2	-0,12
-2,5	-0,24
-3	-0,38
-3,5	-0,51
-4	-0,64
-4,5	-0,77
-5	-0,9
-6	-1,2
-7	-1,32
-8	-1,35
-9	-1,27
-10	-1,31
-12	-1,37
-14	-1,33
-16	-1,28

Табл. 1.4 – Теплофизические свойства техногенных грунтов

Наименование параметра материала	Наименование материала
	Песок	Теплоизоляционный материал
Температура, оС	-1
Объемная теплоемкость в талом состоянии, МДж/(м3∙К)	1,53	0,069
Объемная теплоемкость в мерзлом состоянии, МДж/(м3∙К)	1,25	0,069
Теплопроводность в талом состоянии, Вт/(м∙К)	1,1	0,034
Теплопроводность в мерзлом состоянии, Вт/(м∙К)	1,35	0,034
Суммарная весовая влажность грунта, д.е.	0,1	0
Плотность сухого грунта, кг/м3	1310	44,3
Тип грунта (для определения содержания незамерзшей воды)	Пески мелкие, средние, крупные, гравелистые	Зависимость аналогичная льду
Температура начала замерзания, оС	-0,1	0

Создание нового проекта

После запуска программы Frost.Термо появится окно (Рис. 2.1). Чтобы создать новый проект, необходимо нажать на соответствующую кнопку в верхнем левом блоке «Проекты». После выбора места сохранения и названия проекта будет автоматически открыта вкладка «Редактор 2D». На данной вкладке представлен вид сверху двумерного чертежа расчетной области с заданными по умолчанию линейными размерами (Рис. 2.2).

Рис. 2.1 – Стартовая страница Frost.Термо

Рис. 2.2 – Исходная двумерная геометрия моделируемой области в новом проекте

Настройка размерностей

Во Frost.Термо доступны настройки размерностей различных физических величин. Для изменения размерностей вводимых величин необходимо воспользоваться главным меню и выбрать в нем пункт «Настройки размерностей» (Рис. 3.1).

Рис. 3.1 – Переход в раздел «Настройки размерностей» в главном меню

Необходимо изменить размерность величин «Высота» и «Длина» на метры. (Рис. 3.2).

Рис. 3.2 – Окно «Настройки размерностей»

Изменение линейных размеров моделируемой области

После создания нового проекта, как правило, возникает необходимость изменения линейных размеров моделируемой области. Для этого необходимо войти в режим «Настройки» в Меню переходов (Рис. 4.1). В появившемся окне, изображенном на Рис. 4.2, следует установить начало координат (-35; -35) и линейные размеры двумерной площадки вдоль направлений X и Y, равными по 70 м каждый.

Рис. 4.1 – Расположение кнопки «Настройки» в области переходов

Рис. 4.2 – Установка параметров расчетной области в режиме работы с Редактором 2D

В результате получаем двумерную геометрию моделируемой области. Масштабирование и центрирование вида расчетной области осуществляются соответствующими средствами на Панели инструментов (Рис. 4.3).

Рис. 4.3 – Двумерная геометрия моделируемой области с измененными линейными размерами:
1 – Центрировать вид; 2 – Отмасштабировать вид по размеру объектов

Создание используемых материалов и назначение для них физических свойств

В рамках компьютерной модели геологические слои, искусственные инженерно-геологические элементы, инженерные сооружения и охлаждающие устройства являются объектами. Объекты обладают геометрией (формой и позицией в трехмерном пространстве), а также теплофизическими свойствами. В программном комплексе Frost 3D полный набор физических свойств объекта называется материалом. Материалы хранятся в специальной базе данных (библиотеке), что позволяет задавать один материал нескольким объектам (иными словами, задавать одинаковые физические свойства различным по форме и положению объектам). Программа Frost.Термо позволяет редактировать материалы (физические свойства существующих объектов) на любом этапе создания компьютерной модели.

Для создания и редактирования материалов необходимо открыть «Базу данных материалов, физических свойств и условий теплообмена» (Рис. 5.1).

Рис. 5.1 – Вызов «Базы данных материалов, физических свойств и условий теплообмена»

В появившемся диалоговом окне «База данных материалов, физических свойств и условий теплообмена» во вкладке «Материалы» путем нажатия кнопки «Добавить» создается новый материал с физическими свойствами, используемыми по умолчанию. В контекстном меню (или после нажатия кнопки клавиатуры F2) имеется возможность переименовать материал (Рис. 5.2).

В строении моделируемого участка выделяется четыре инженерно-геологических элемента (ИГЭ) и три типа техногенных грунтов. Таким образом, в «Базе данных материалов, физических свойств и условий теплообмена» (Рис. 5.2) создается 7 различных материалов для соответствующих грунтов. Теплофизические свойства созданных материалов редактируются согласно Табл. 1.2 и Табл. 1.4, представленным выше.

Рис. 5.2 – Редактирование физических свойств материалов: 1 – Кнопка «Добавить» новый элемент (материал); 2 – Имя созданного материала; 3 - Поле ввода и редактирования теплофизических свойств материалов

Рис. 5.3 – Результат задания распределения начальной температуры по глубине грунта

Тепловые процессы, протекающие между резервуаром и насыпью, моделируются в программе посредством граничных условий, которые будут указаны в области соприкосновения резервуара и насыпи.

Также создается отдельный материал для окружающей среды (Рис. 5.4) с включенным параметром «Внешняя среда», в котором необходимо задать зависимость температуры воздуха от времени в соответствии с Табл. 1.1 (Рис. 5.5).

Рис. 5.4 – Задание температуры окружающей среды: 1 – Наименование материала, который будет задан для трубопровода; 2 – Флаг, указывающий, что объект с данным материалом является внешней средой для расчетной области; 3 – Поле ввода температуры окружающей среды; 4 – Кнопка вызова диалогового окна задания зависимости температуры от времени

Необходимо ввести среднемесячные значения температуры согласно Табл. 1.1. В программном комплексе Frost 3D учитывается григорианский год, равный 365 дням 5 часам 49 минутам и 12 секундам. Поэтому для задания корректной периодической зависимости необходимо добавить 13-е поле на дату 15.01.2027 05:49:12 таким образом, чтобы числовое значение температуры для этого поля совпадало со значениями на ту же дату предыдущего года, а период в правом верхнем углу окна стал равен примерно 365,2425 суткам. Сделать это автоматически можно нажатием на кнопку «Задать период равный году» (Рис. 5.5).

Рис. 5.5 – Ввод периодической зависимости температуры воздуха от времени:
1 – Кнопка «Добавить строку»; 2 – Кнопка, нажатие которой осуществляет периодическое продление введенных данных; 3 – Кнопка задания периода длительностью год

Создание инженерно-геологического строения рассматриваемого участка на основании данных геологических скважин

Для создания инженерно-геологического строения рассматриваемого участка следует вызвать инструмент «Открыть редактор геологических скважин» на панели инструментов (Рис. 6.1).

Рис. 6.1 – Вызов редактора геологических скважин

В появившемся окне «Редактор геологических скважин» необходимо добавить геологические слои и скважины согласно (Рис. 6.2).

Для того, чтобы добавить новый слой материала в скважинах, необходимо нажать левую кнопку мыши (далее ЛКМ) на кнопке «Добавить слой в конец». Чтобы добавить новую скважину, необходимо нажать ЛКМ на кнопке «Добавить скважину в конец».

Чтобы переименовать скважину в «Геологическая скважина 1», необходимо нажать дважды ЛКМ на соответствующей строке.

В «Поле для ввода координат местоположения скважин» необходимо задать значения абсолютной отметки устья (в рассматриваемом случае равно 0 м) и координаты положения скважины относительно моделируемой области.

В поле «Названия геологических скважин» в выпадающем списке выбираются материалы для инженерно-геологических элементов, образующих рассматриваемый участок (эти материалы должны быть созданы в «Базе данных материалов»), в «Поле для ввода мощностей скважин» указываются их мощности.

Рис. 6.2 – Редактор геологических скважин: 1 – Добавить слой в конец; 2 – Добавить скважину в конец; 3 – Названия геологических скважин; 4 – Поле для ввода координат местоположения скважин; 5 – Материал слоев скважин; 6 – Поле для ввода мощностей слоев скважин

Импорт изображения и построение геометрии насыпи

В программном продукте Frost.Термо есть возможность импортировать изображения с чертежами, схемами и т.д. и использовать их в качестве фона. Для этого в боковой панели инструментов необходимо нажать правой кнопкой мыши (далее – ПКМ) на кнопку «Режим работы с изображениями» и выбрать инструмент «Добавить изображение» (Рис. 7.1), после чего с использованием стандартного диалогового окна операционной системы выбрать нужное изображение («Reservoir.jpg»). Его можно найти по следующему пути:
«C:\Users\Public\Documents\Frost3D\Samples\03 Термостабилизация грунтов основания резервуара\Image\».

Рис. 7.1 – Импорт изображения в проект через панель инструментов

После выбора изображения появится окно «Опорные точки на изображении» (Рис. 7.2). В этом окне можно задать опорные точки изображения в необходимом положении, выставляя их по границам прямоугольной расчетной области. Также, после появления окна, можно пропустить этот этап и нажать «Применить», а при необходимости – выставить опорные точки позже в «Режиме редактирования изображений» в «Редакторе 2D» (Рис. 7.3).

Рис. 7.2 – Окно «Опорные точки на изображении», появляющееся при импорте изображения

Рис. 7.3 – Режим редактирования изображений

Чтобы расчетная область была видна на фоне изображения, в поле «Стиль» необходимо настроить прозрачность для выбранного изображения. В данном случае опорные точки необходимо выставить в таком положении, чтобы соблюсти соответствующий масштаб, иными словами, размеры объектов на картинке должны соотноситься с размерами на расчетной области в программе. Для этого нужно создать опорный объект, относительно которого будет корректироваться размер картинки-плана.

Далее для построения насыпи необходимо выбрать на панели инструментов опцию «Построить элемент геометрии (круг)» (Рис. 7.4) и разместить фигуру в центре с координатами (0; 0) и радиусом 8,9 м (Рис. 7.5). Во вкладке «Положение и принадлежность» необходимо задать высоту насыпи, равную 0,5 м. Чтобы сделать насыпь наклонной, требуется во вкладке «Экструзия» выбрать способ задания «Крутизна откоса», тип объекта «Насыпь» и задать крутизну откоса, равную 1:1.

Рис. 7.4 – Добавление строительного объекта (круг)

Рис. 7.5 – Результат построения насыпи

После этого нужно вернуться в «Режим редактирования изображений» и, используя опорные точки, откорректировать размеры картинки так, чтобы насыпь на плане совпадала по размерам с насыпью в расчетной области (Рис. 7.6).

Рис. 7.6 – Выставленные в нужном положении опорные точки

Далее нужно построить плоскость основания резервуара с радиусом 7,1 м, где в дальнейшем будут применены граничные условия. Т.к. резервуар занимает не всю верхнюю поверхность насыпи, ее необходимо разбить на два участка: где расположен резервуар и где его нет (т.е. данная часть насыпи граничит с окружающим воздухом). Для этого необходимо с помощью инструмента «Построить элемент геометрии (круг)» построить круг радиусом 7,1 м и во вкладке «Положение и принадлежность» в пункте «Относится к объекту» выбрать «Внешнее воздействие» (Рис. 7.7). Благодаря этому в «Редакторе 3D» данная поверхность будет разбита на два участка, на которые можно будет задать разные граничные условия. Поскольку разбиение требуется лишь для объекта насыпи, применение внешних воздействий будет осуществляться ко «Всем строительным объектам».

Рис. 7.7 – Результат построения поверхности основания резервуара

Далее для построения теплоизоляционного экрана необходимо выбрать на панели инструментов опцию «Построить элемент геометрии (прямоугольник)» (Рис. 7.8) и разместить фигуру в центре с координатами (0; 0) и размерами по осям X и Y (30; 22,8) м. Во вкладке «Положение и принадлежность» необходимо задать абсолютную координату основания, равную
-0,9 м и высоту насыпи, равную 0,3 м.

Затем необходимо построить котлован. Для этого следует по аналогии с теплоизоляционным экраном добавить строительный объект в форме прямоугольника с центром в координатах (0;0) и размером по осям X и Y (31; 23,8) м. Во вкладке «Положение и принадлежность» необходимо задать абсолютную координату основания, равную -1 и высоту насыпи, равную 1 м.

Рис. 7.10 – Результат построения котлована

Далее нужно построить область повышенного снегонакопления по аналогии с областью основания резервуара. Для этого необходимо с помощью инструмента «Построить элемент геометрии (прямоугольник)» построить фигуру с центром в координатах (0;0) и размером по осям X и Y (29.2; 22) м и во вкладке «Положение и принадлежность» в пункте «Относится к объекту» выбрать «Внешнее воздействие» (Рис. 7.11).

Построение сезоннодействующих охлаждающих устройств

Во Frost.Термо есть возможность моделировать сезоннодействующие охлаждающие устройства (СОУ) и учитывать их влияние на температуры грунтов во время расчетов. В данном примере рассматривается моделирование вертикальных и наклонных термостабилизаторов длиной 8 м. Для построения термостабилизатора необходимо в панели инструментов в «Режиме построения СОУ» выбрать опцию «Построить элемент геометрии» (Рис. 8.1).

Чтобы во Frost.Термо создать вертикальное СОУ, после выбора опции «Построить элемент геометрии», необходимо разместить СОУ двойным кликом левой клавиши мыши (далее – ЛКМ) по выбранной точке (Рис. 8.2). Во вкладке «Положение и принадлежность» указываются основные геометрические параметры СОУ.

Для точного позиционирования наклонных СОУ для начала создадим вертикальное СОУ в точке (9,1; 0), после чего во вкладке «Положение и принадлежность» выберем «Наклонное» в поле «Тип». Здесь же задаются координаты точки загиба СОУ (0;0) и угол наклона испарителя, равный 3° (Рис. 8.3).

Система ТСГ, обустраиваемая в непосредственной близости от насыпи, имеет повторяющуюся структуру, поэтому для размещения СОУ можно использовать инструмент «Клонирование». После размещения на сцене наклонного и вертикального СОУ, через контекстное меню можно открыть вкладку «Клонирование» (Рис. 8.4). После чего в режиме редактирования объектов необходимо произвести процедуру клонирования выбранных СОУ так, чтобы новые объекты расположились по кругу на угловом расстоянии 30° друг от друга в количестве 12 шт. (Рис. 8.5).

Рис. 8.4 – Интерфейс вкладки «Клонирование»

Рис. 8.5 – Результат воздействия инструментом «Клонирование»

После проведенной процедуры клонирования рекомендуется переименовать все СОУ в соответствии с типом: «Ось вертикального СОУ» и «Ось наклонного СОУ». Для этого следует выделить все СОУ одного типа и с помощью ПКМ (Рис. 8.6) вызвать окно «Переименовать выделенные» (Рис. 8.7).

Рис. 8.6 – Вызов инструмента переименования выделенных вертикальных СОУ

Построение маркеров сетки

Для более качественной дискретизации сложных объектов необходимо задать маркеры расчетной сетки. Для этого на Панели инструментов необходимо выбрать инструмент «Маркеры сгущения на границах ИГЭ» (Рис. 9.1). При нажатии на инструмент будут созданы маркеры сгущения, приходящиеся на границы разделения ИГЭ. Результат такого воздействия изображен на Рис. 9.2.

Рис. 9.1 – Выбор инструмента «Маркеры сгущения на границах ИГЭ»

Рис. 9.2 – Результат воздействия инструмента «Маркеры сгущения на границах ИГЭ»

Рис. 9.3 – Выбор инструмента «Маркеры сгущения для строительных объектов»

Рис. 9.4 – Окно настройки инструмента «Маркеры сгущения для строительных объектов»

Рис. 9.5 – Результат воздействия инструмента «Маркеры сгущения для строительных объектов»

Рис. 9.6 – Выбор инструмента «Маркеры сгущения для СОУ»

Рис. 9.7 – Окно настройки инструмента «Маркеры сгущения для СОУ»

Рис. 9.8 – Результат воздействия инструмента «Маркеры сгущения для СОУ»

Восстановление трехмерной геометрии

Чтобы восстановить трехмерную геометрию по заданным в «Редакторе 2D» геометрическим объектам, в Меню переходов необходимо нажать кнопку «Следующий этап» (Рис. 10.1).

Поскольку в данной задаче простое строение инженерно-геологических слоев, то в появившемся диалоговом окне значения всех параметров можно оставить по умолчанию
(Рис. 10.2).

Рис. 10.2 – Диалоговое окно восстановления трехмерной геометрии

В результате восстановления во вкладке «Редактор 3D» получается следующая трехмерная геометрия модели (Рис. 10.3).

Рис. 10.3 – Восстановленная трехмерная геометрия

Создание граничных условий

Для расчета необходимо определить условия теплообмена рассматриваемого участка с внешней средой. Для задания условий теплообмена необходимо в Меню переходов вызвать «Базу данных материалов, физических свойств и условий теплообмена» (Рис. 5.1), в которой создаются граничные условия (ГУ).

В появившемся окне «Базы данных материалов, физических свойств и условий теплообмена» необходимо перейти на вкладку «Граничные условия» (Рис. 11.1). При нажатии на кнопку «Добавить» создается новое граничное условие. Данное по умолчанию имя граничного условия можно изменить посредством команды контекстного меню «Переименовать» либо нажатием кнопки F2.

Ниже представлены изображения заданных ГУ модели (Рис. 11.1 – Рис. 11.3). Для получения более подробной информации о том, как задавать граничные условия, смотрите пример «Добывающая скважина на ММГ» или документацию программы Frost.Термо.

Для задания климатических условий модели, следует перейти во вкладку «Климатические ГУ» в «Базе данных материалов, физических свойств и условий теплообмена». При нажатии на кнопку «Добавить» создается новое климатическое граничное условие. Введенные данные соответствуют таблице Табл. 1.1

Рис. 11.3 – Параметры КГУ “Естественные условия”

Для задания граничного условия в области повышенного снегонакопления следует создать новое КГУ «Повышенное снегонакопление», скопировать введенные ранее данные в КГУ «Естественные условия» и вставить их в КГУ «Повышенное снегонакопление» (Рис. 11.4 ).

Рис. 11.4 – Копирование и вставка климатических граничных условий

Область повышенного снегонакопления предусматривает увеличение высоты снегового покрова относительно естественных условий. Для того, чтобы учесть это условие, требуется установить флаг «Использовать коэффициент снегонакопления» и указать коэффициент снегонакопления, равный 2 (Рис. 11.5).

Рис. 11.5 – Использование коэффициента снегонакопления при задании КГУ «Повышенное снегонакопление»

Граничные условия для СОУ задаются также в окне базы данных во вкладке «ГУ на СОУ» (Рис. 11.8). Изменение температуры от времени с учетом тренда на потепление и зависимость коэффициента теплообмена от времени приведены в файле «Характеристики СОУ», находящегося в корне папки «C:\Users\Public\Documents\Frost3D\Samples\03 Термостабилизация грунтов основания резервуара». Необходимо скопировать эти данные и вставить в редакторе табличных зависимостей в соответствующих строках (Рис. 11.7). Каждое СОУ работает независимо друг от друга, поэтому для каждого из них необходимо создать отдельное граничное условие с одинаковыми параметрами. Чтобы не выполнять данную процедуру вручную, можно воспользоваться функцией «Клонировать материалы». Для этого следует создать одно ГУ для СОУ. Затем в «Режиме редактирования объектов» на этапе «Редактор 2D» выделить все требуемые СОУ, присвоить одно созданное ГУ всем этим СОУ, нажать ПКМ в области вкладки «Редактор 2D» и в выпадающем списке команд выбрать «Клонировать материалы». В результате каждое СОУ получит индивидуальное ГУ, отмеченное порядковым номером, как показано на Рис. 11.8.

Рис. 11.6 – Вставка скопированных значений в строку «Коэффициент теплообмена»: 1 – Кнопка «Открыть редактор табличных зависимсотей»; 2 – Кнопка «Вставить»; 3 – Кнопка переключения периодичности; 4 – Кнопка «Задать период равный году»; 5 – Кнопка «Применить»

Рис. 11.7 - Вставка скопированных значений в строку «Температура»

Рис. 11.8 – Параметры ГУ на СОУ после команды «Клонировать материалы»

Назначение граничных условий граням области моделирования

После того, как были созданы граничные условия в «Базе данных материалов, физических свойств и условий теплообмена», их необходимо назначить определенным граням расчетной области (Рис. 12.1). Для этого необходимо перейти в «Режим редактирования граней объектов», после чего на трехмерной модели выделить грань и в поле «Граничные условия» выбрать наименование граничного условия, соответствующего этой грани.

Рис. 12.1 – Схема ГУ на трехмерной модели

Чтобы задать индивидуальное ГУ на термостабилизаторе вручную, необходимо в «Режиме редактирования объектов» выделить необходимый термостабилизатор (СОУ) и на боковой панели во вкладке «Свойства» в поле «ГУ на СОУ» выбрать граничное условие, созданное ранее (Рис. 12.2). Стоит напомнить, что каждый термостабилизатор должен иметь свое индивидуальное ГУ (Рис. 11.8).

Рис. 12.2 – Свойства объекта «СОУ 1»

Построение адаптивной расчетной сетки

Чтобы построить расчетную сетку, необходимо во вкладке «Редактор 3D» в Меню переходов нажать кнопку «Следующий этап» (Рис. 10.1). В появившемся окне «Приоритеты объектов на расчетной сетке» необходимо выставить приоритет каждому объекту в списке для переноса его на расчетную сетку (Рис. 13.1) и нажать кнопку «Применить». Высшим приоритетом должны обладать те объекты, которые останутся на расчетной сетке в случае их пересечения с другими объектами.

Далее в появившемся диалоговом окне следует выбрать тип сетки «Адаптивная» и установить минимальный и максимальный шаги по каждой из осей (Рис. 13.2).

Рис. 13.2 – Выбранные параметры построения расчетной сетки

В области «Прогнозируемые параметры расчетной сетки» можно получить информацию о прогнозируемом размере расчетной сетки и количестве доступной оперативной памяти. При нажатии кнопки «Продолжить» будет создана расчетная сетка с указанными настройками. После построения на вкладке «Расчетная сетка» (Рис. 13.3) необходимо проверить правильность переноса всех материалов и граничных условий на расчетную сетку.

Рис. 13.3 – Результат построения расчетной сетки (отключено отображение ячеек внешней среды и ИГЭ 1)

На созданную расчетную сетку переносятся все параметры материалов и граничных условий, назначенные соответствующим объектам и граням (см. разделы 2 и 9 данного документа). После построения расчетной сетки необходимо проверить правильность переноса материалов и убедиться в отсутствии конфликтных граничных условий. Это можно сделать в «Режиме редактирования граничных условий»: если в списке появится «Конфликтное ГУ» или «Нет ГУ», то в первую очередь необходимо еще раз убедиться, что на всех гранях в «Редакторе 3D» были установлены требуемые граничные условия. Если на данном этапе все в порядке, следует перейти во вкладку «Расчетная сетка» и задать граням, относящимся к конфликтным граничным условиям, наиболее подходящие для них ГУ.

Расчетная область (РО) представляет собой прямоугольный параллелепипед. Далеко не всегда трехмерные объекты, построенные пользователем, заполняют все пространство РО, т.е. остаются пустые подобласти исходной РО. После построения расчетной сетки пустые подобласти все равно будут содержать ячейки и узлы. Для ячеек, находящихся в пустых подобластях РО, невозможно автоматически определить соответствующий им «Материал». Такие пустые области на расчетной сетке в «Режиме редактирования объектов» называются «Отсутствие материала». Такому объекту должен быть задан некоторый материал из Базы данных. В данном примере после построения расчетной сетки объект «Отсутствие материала» образован у поверхности грунта, соответственно, ему необходимо задать ранее созданный материал «Внешняя среда» (Рис. 5.4).

Запуск расчета для созданной компьютерной модели

Для запуска на расчет построенной компьютерной модели необходимо во вкладке «Расчетная сетка» на панели доступа к функциональности нажать кнопку «Следующий этап» (Рис. 10.1).

В появившемся диалоговом окне (Рис. 14.1) для выбранного численного «Решателя» задачи устанавливаем тип дискретизации – «Пользовательские моменты времени». Открываем окно выбора моментов времени (Рис. 14.2), указываем время начала расчета 01.10.2013 (отметим, что начальное время не может быть меньше даты, для которой заданы зависимости от времени параметров граничных условий), отмечаем время окончания расчета – 01.10.2021 и устанавливаем даты сохранения результатов на 01.05 и 01.11 каждые 4 года, нажимаем «Применить». После отправки на расчет появится диалоговое окно, в котором будет отображаться информация о статусе расчета.

Рис. 14.1 – Запуск модели на расчет: 1 – Выбор численного решателя задачи; 2 – Область «Способ задания»; 3 – Область отображения выбранных «Пользовательских дат сохранения»; 4 – Кнопка вызова окна «Пользовательские даты сохранения»

Просмотр результатов расчета

По окончании либо в процессе расчета можно просмотреть полученные результаты моделирования (Рис. 15.3). Для этого необходимо перейти на вкладку «Постпроцессор»
(Рис. 15.1). На этой вкладке, путем нажатия кнопки «Расчеты», вызывается диалоговое окно, в котором выбирается необходимый расчет (Рис. 15.2).

Рис. 15.1 – Основное окно «Постпроцессора»

Рис. 15.2 – Диалоговое окно выбора загружаемого в «Постпроцессор» результата расчета

Рис. 15.3 – Результат расчета на 01.10.2036 в виде распределения температуры

Методика работы с полученными результатами расчета подробно представлена в 14-й главе инструкции «Добывающая скважина на ММГ».