|
Эта публикация цитируется в 3 научных статьях (всего в 3 статьях)
РЕШЕНИЕ ИНДУСТРИАЛЬНЫХ ЗАДАЧ В ПРОГРАММНОМ КОМПЛЕКСЕ FLOWVISION
Верификация расчетных характеристик сверхзвуковых турбулентных струй
Ю. В. Фишер, А. Е. Щеляев ООО «ТЕСИС»,
Россия, 125083, г. Москва, ул. Юннатов, д. 18, оф. 701
Аннотация:
В статье приводятся результаты верификационных расчетов в программном комплексе вычислительной аэро-, гидродинамики FlowVision характеристик сверхзвуковых турбулентных струй. Численное моделирование в статье охватывает несколько известных экспериментов по исследованию сверхзвуковых струй, находящихся в свободном доступе. Представленные тестовые случаи включают в себя тесты Сейнера с числом Маха на срезе $M=2$ при расчетном ($n=1$) и нерасчетном ($n=1.47$) истечении из сопла в широком диапазоне температур газа. В работе также проведен численный эксперимент по распространению сверхзвуковой струи в спутном сверхзвуковом потоке $M=2.2$. Для данного теста заданы параметры, определенные в эксперименте Putnam: степень понижения давления в сопле $NPR=8.12$ и полная температура $T=317$ K.
Показано сравнение расчетов FlowVision с экспериментальными и полученными в других расчетных кодах данными. Наилучшее совпадение с экспериментом Сейнера среди рассмотренных моделей турбулентности получено при использовании стандартной $k-\epsilon$ модели турбулентности с установленной поправкой на сжимаемость по модели Wilcox. Достигнуто согласование с экспериментальными данными на дальнем следе до $7$ % по скорости потока на оси сопла. Для струи в спутном потоке расчетная характеристика (число Маха) отличается на $3$ % от экспериментальной.
В работе определены общие рекомендации к построению методики моделирования FlowVision сверхзвуковых турбулентных струй. В ходе исследования сходимости по сетке получены оптимальные размеры ячеек расчетной сетки: для расчетного истечения достаточно $40$ ячеек по радиусу сопла и в области формирования струи, а для нерасчетных режимов необходимо не менее $80$ ячеек по радиусу для точного моделирования ударно-волновой структуры вблизи выхода из сопла.
Влияние применяемых моделей турбулентности показано на примере расчета теста Сейнера. SST-модель турбулентности, применяемая в FlowVision, существенно занижает скорость на оси сопла, для расчета струй данная модель не рекомендуется даже для предварительных оценок. Стандартная $k-\epsilon$ модель без учета сжимаемости также несколько занижает скорость газа. Модель турбулентности KEFV, разработанная для FlowVision, показывает хорошее согласование и несколько завышает «дальнобойность» струи. И наилучшее совпадение с экспериментом по исследуемым характеристикам турбулентных струй получено при расчетах на стандартной $k-\epsilon$ модели с учетом сжимаемости, соответствующей модели Wilcox. Представленная методика может быть взята за основу при моделировании истечения из сверхзвуковых сопел более сложной геометрии
Ключевые слова:
турбулентные струи, сверхзвуковое истечение из сопла, численное моделирование.
Поступила в редакцию: 01.11.2016 Исправленный вариант: 21.12.2016 Принята в печать: 30.12.2016
Образец цитирования:
Ю. В. Фишер, А. Е. Щеляев, “Верификация расчетных характеристик сверхзвуковых турбулентных струй”, Компьютерные исследования и моделирование, 9:1 (2017), 21–35
Образцы ссылок на эту страницу:
https://www.mathnet.ru/rus/crm43 https://www.mathnet.ru/rus/crm/v9/i1/p21
|
Статистика просмотров: |
Страница аннотации: | 184 | PDF полного текста: | 67 | Список литературы: | 19 |
|