ВЕРИФИКАЦИЯ ГИБРИДНОЙ ЧИСЛЕННОЙ СХЕМЫ ДЛЯ ЗАДАЧИ НАТЕКАНИЯ СЖИМАЕМОЙ СТРУИ НА ТВЕРДУЮ ПРЕГРАДУ
Аннотация
В статье рассматриваются вопросы математического моделирования истечения свободной сжимаемой тур- булентной струи из модельного сопла и натекания струи на твердую преграду при различных степенях нерасчетно- сти. Для решения задачи используется разработанный авторами статьи решатель pisoCentralFoam на базе гибридной численной схемы Kurganov-Tadmor, алгоритма PISO и метода контрольного объема. Для расчета сжимаемой струи используется модель на базе нестационарных уравнений Рейнольдса и k-omega SST модели турбулентности с при- стеночными функциями. Приведена постановка задачи для расчета натекания струи на преграду. Расчетная область представляла собой прямоугольник. Для упрощения постановки задачи рассматривалось только половина сопла. Для случая свободной струи на задания давления на выходе расчетной области использовалось смешанное гранич- ное условие 3-го рода. На входе расчетной области задавалось специальное табличное условие для давления, кото- рое позволяло постепенно поднимать абсолютное значений для давления. Значение степени нерасчетности струи выбиралось равным n = 2,5 и n = 5,0. Проведен анализ сеточной сходимости на сетках от 100 тысяч до 500 тысяч ячеек. Среднее значение величины y+ составило 270. Расчеты проводились для конечного времени Tend = 0,01 се- кунды. Получены результаты распределения поля модуля скорости, давления на оси симметрии. Проведено сравне- ние результатов расчета распределения давления по длине сопла на разных расчетных сетках с результатами экспе- римента. Получено совпадение с результатами эксперимента с точностью в 5 %.
Ключевые слова
Сжимаемая струя,
твердая преграда,
бочка Маха,
устойчивость,
сетка,
численная схема,
нестационарный расчет
Список литературы
1. Антонов А.Н., Купцов В.М., Комаров В.В. Пульсации давления при струйных и от- рывных течениях. М.: Машиностроение, 1990. 272 с
2. Горшков Г.Ф., Усков В.Н. Автоколебания в сверхзвуковых перерасширенных импакт- ных струях // ПМТФ. 2002. Т. 43. N 5. С. 49-54
3. Бирюков Г.П. и др. Газодинамика стартовых комплексов. М.: РЕСТАРТ, 2010. 364 с
4. Ковалев О.Б., Фомин В.М. Физические основы лазерной резки толстых листовых материалов. М.: Физматлит, 2013. 256 с
5. Горшков Г.Ф., Усков В.Н., Фаворский В.С. Особенности нестационарного обтекания безграничной преграды недорасширенной струей // ПМТФ. 1993. Т. 43. N 4. С. 58-65
6. Varnier J., Requenet W. Experimental Characterization of the Sound Power Radiated by Impinging Supersonic Jet // AIAA Journal. 2002. Vol. 40. N 5. P. 825-831
7. Куликовский А.Г., Погорелов Н.В., Семенов А.Ю. Математические вопросы числен- ного решения гиперболических систем уравнений. 2-е изд. М.: Физматлит, 2012. 656 с
8. Kraposhin M., Bovtrikova A., Strijhak S. Adaptation of Kurganov-Tadmor Numerical Scheme For Applying in Combination With the PISO Method in Numerical Simulation of Flows in a Wide Range of Mach Numbers // Procedia Computer Science. Vol. 66. 2015. P. 43-52
9. Greenshields C.J. et al. Implementation of semi-discrete, non-staggered central schemes in a colocated, polyhedral, finite volume framework, for high-speed viscous flows // IJNMF. 63:1-21. 2010
10. Asbury S.C., Hunter C.A. Static Performance of a Fixed-Geometry Exhaust Nozzle Incorpo- rating Porous Cavities for Shock-Boundary Layer Interaction Control. NASA/TM-1999-209513. P. 135
11. Dauptain A. et al. Large Eddy Simulation of Stable Supersonic Jet Impinging on Flat Plate // AIAA Journal. Vol. 48. No. 10. 2010
12. Uzun A. et al. Simulation of Tonal Noise Generation for Supersonic Impinging Jets // AIAA Journal. Vol. 51. No. 7. 2013
Для цитирования:
Крапошин М.В., Стрижак С.В. ВЕРИФИКАЦИЯ ГИБРИДНОЙ ЧИСЛЕННОЙ СХЕМЫ ДЛЯ ЗАДАЧИ НАТЕКАНИЯ СЖИМАЕМОЙ СТРУИ НА ТВЕРДУЮ ПРЕГРАДУ. Научный вестник МГТУ ГА. 2016;(226):183-190.
For citation:
., . VERIFICATION OF HYBRID NUMERICAL SCHEME FOR THE CASE OF COMPRESSIBLE JET IMPINGIMENT ON FLAT PLATE. Civil Aviation High Technologies. 2016;(226):183-190. (In Russ.)
Просмотров: 118
Послать статью по эл. почте 
