Разработка методики расчета аэродинамических характеристик с помощью комплекса ANSYS CFX на примере (стр. 4 из 20)

В целом, это ведет к уменьшению времени проведения моделирования, что позволит перебрать большее количество вариантов расчетной задачи и приведет к улучшению качества проектно-расчетных работ.

Снижение времени этапа проектирования сегодня крайне актуально в современных условиях - выигрывая по времени разработки изделия, фирма повышает свою конкурентоспособность на рынке.

Решатель позволяет:

· решать уравнения Навье-Стокса в явной и неявной постановке;

· производить расчет сложных многокомпонентных течений и химических реакций в них;

· моделировать фазовые переходы для различных веществ;

· моделировать турбулентные течения с помощью различных моделей турбуленции;

· моделировать задачи со свободной поверхностью;

· использовать различные модели горения и теплообмена;

· моделировать стационарные и нестационарные течения;

· решать задачи с подвижными телами;

· моделировать течения в ступенях турбомашин.

1.2.5 CFX-Post

Основной задачей постпроцессора является визуализация газодинамических переменных и величин на поверхностях геометрической модели и в пространстве расчетной области, рис. 1.10.

Рис. 1.6. Пример визуализации картины течения жидкости.

· CFX-Post обладает развитым инструментарием по визуализации, в том числе, с поддержкой графической библиотеки OpenGL. Постпроцессор позволяет визуализировать любую величину, задействованную в модели расчета, используя различные методики:

- градиентная заливка;

- изоповерхности переменных;

- изолинии переменных;

- график изменения переменной в декартовой системе координат вдоль выбранной траектории;

- траектории частиц.

При необходимости можно экспортировать построенные зависимости или необходимые проекции для дальнейшей обработки или составления отчета во внешние форматы данных.

1.3 Выводы

В данной главе дано краткое описание технических характеристик и возможностей сеточного генератора ANSYSICEM и комплекса вычислительной гидродинамики ANSYSCFX. Это описание дает представление о возможностях применимости к очень широкому кругу задач и степени развития данных пакетов.

2. МЕТОДИКА РАСЧЕТА АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ ХОРАКТЕРИСТИК В КОМПЛЕКСЕ ANSYSCFX НА ПРМЕРЕ ТРАНСЗВУКОВОГО ОБТЕКАНИЯ ПЛОСКОГО ПРОФИЛЯ RAE 2822

В данной главе выполнено полное описание методики расчета аэродинамических характеристик в комплексе ANSYSCFX созданной на основе проверочного расчета трансзвукового обтекания плоского профиля RAE 2822. Основными доводами, приведшими к выбору данного профиля, стали наиболее сложный режим обтекания (трансзвуковой), сопровождающийся неустойчивыми процессами, что позволяет оценить возможности данного пакета. Еще одним немаловажным доводом стало обилие информации по экспериментальным продувкам, представленных в электронно-числовом виде.

Основными задачами данного проверочного расчета являются:

1. Разработка основных критериев предъявляемых к расчетной области и расчетной сетке.

2. Разработка методики расчета АДХ плоского профиля с помощью расчетного комплекса ANSYSCFX, а также прикладных программ, таких как программа обработки электронных таблиц MicrosoftExcel, и математический редактор Mathcad, version 11.0a с целью проверки умения использовать расчетный пакет ANSYSCFX на задачах внешнего обтикания

К основным этапам решения поставленных задач можно отнести:

1. Разработка критериев предъявляемых к расчетной области, и как следствие создание геометрической модели расчетной области.

2. Построение сетки расчетной области с последующим контролем качества построенной сетки.

3. Непосредственный расчет в пакете ANSYSCFX, в котором реализован метод контрольного объема.

4. Обработка полученных результатов.

5. Сравнительный анализ результатов эксперимента и расчета.

2.1 Описание результатов физического эксперимента

2.1.1 Исходные геометрические параметры

Геометрические параметры сверхкритического профиля RAE 2822 представлены в виде координатной сетки (Таблица № 2.1) и общего вида профиля, построенного по ней Рис 2.1.

Рис 2.1. Внешний вид профиля RAE 2822

Таблица №2.1

Координатная сетка профиля RAE 2822

№			№			№
1	1	0	48	0,086421	0,035781	95	0,103494	-0,039303
2	0,987161	0,002659	49	0,077895	0,034076	96	0,114667	-0,041113
3	0,96744	0,006563	50	0,070171	0,032433	97	0,127008	-0,042966
4	0,947272	0,010392	51	0,06315	0,030848	98	0,140579	-0,044844
5	0,926774	0,014146	52	0,056747	0,029315	99	0,155388	-0,046726
6	0,906036	0,017812	53	0,050883	0,027826	100	0,171389	-0,048583
7	0,885127	0,021385	54	0,045493	0,026375	101	0,188472	-0,050382
8	0,8641	0,024857	55	0,040522	0,024956	102	0,206486	-0,052087
9	0,842991	0,028224	56	0,035921	0,023559	103	0,225256	-0,053671
10	0,82183	0,03148	57	0,031653	0,022177	104	0,244603	-0,055109
11	0,800636	0,034615	58	0,027683	0,020801	105	0,264365	-0,05638
12	0,779422	0,037621	59	0,023984	0,019421	106	0,284402	-0,05746
13	0,758197	0,04049	60	0,020535	0,018027	107	0,304604	-0,058317
14	0,736966	0,043219	61	0,017317	0,016609	108	0,324893	-0,058914
15	0,715733	0,045799	62	0,014321	0,015154	109	0,345224	-0,05921
16	0,694503	0,048227	63	0,011538	0,013646	110	0,365579	-0,059175
17	0,673279	0,050498	64	0,008969	0,012068	111	0,385954	-0,058793
18	0,652066	0,052606	65	0,006623	0,010401	112	0,406358	-0,058056
19	0,63087	0,054544	66	0,004525	0,00862	113	0,426806	-0,056969
20	0,609693	0,056299	67	0,002717	0,006695	114	0,447314	-0,055545
21	0,588536	0,057857	68	0,001271	0,004595	115	0,467897	-0,053809
22	0,567392	0,059203	69	0,000339	0,002352	116	0,48857	-0,051787
23	0,546251	0,060328	70	0,000099	0,001198	117	0,509343	-0,049512
24	0,5251	0,061233	71	0	0	118	0,530222	-0,047023
25	0,503933	0,061924	72	0,000345	-0,00237	119	0,551205	-0,044356
26	0,482744	0,062409	73	0,001251	-0,004557	120	0,572285	-0,041544
27	0,461534	0,062699	74	0,002672	-0,006644	121	0,593454	-0,038618
28	0,440308	0,062805	75	0,004447	-0,008565	122	0,614697	-0,035606
29	0,419075	0,062735	76	0,006505	-0,010348	123	0,635998	-0,032535
30	0,39785	0,062496	77	0,008804	-0,012027	124	0,657334	-0,029432
31	0,376652	0,062091	78	0,011321	-0,013624	125	0,678669	-0,026328
32	0,355503	0,061517	79	0,014046	-0,015158	126	0,699971	-0,023255
33	0,334428	0,060775	80	0,016979	-0,016645	127	0,721215	-0,020242
34	0,313463	0,059863	81	0,020127	-0,018098	128	0,742388	-0,017319
35	0,292657	0,058783	82	0,023502	-0,019529	129	0,76348	-0,014516
36	0,272076	0,057542	83	0,02712	-0,020944	130	0,784489	-0,011857
37	0,251812	0,056141	84	0,031003	-0,022354	131	0,805407	-0,00936
38	0,23198	0,054588	85	0,035175	-0,023764	132	0,826219	-0,007046
39	0,212725	0,052896	86	0,039669	-0,025182	133	0,846911	-0,004942
40	0,194211	0,051086	87	0,044523	-0,026614	134	0,867466	-0,00308
41	0,176613	0,049184	88	0,049779	-0,028065	135	0,887865	-0,001495
42	0,160091	0,047221	89	0,055491	-0,029544	136	0,908094	-0,000231
43	0,144766	0,04523	90	0,06172	-0,031055	137	0,928138	0,000669
44	0,130701	0,043245	91	0,068538	-0,032605	138	0,947989	0,001155
45	0,1179	0,041292	92	0,076028	-0,0342	139	0,967643	0,00116
46	0,106315	0,039391	93	0,084281	-0,035846	140	0,987114	0,000637
47	0,095857	0,037553	94	0,093401	-0,037546	141	1	0

2.1.2 Условия эксперимента

Из результатов эксперимента описанных в [8] известны следующие параметры набегающего потока:

Число Рейнольдса:Re= 6,5∙10⁶;

Число Маха: М = 0,729;

Угол атаки: α = 2,31º;

Температура окружающей среды: Т = 255,6 К;

Давление окружающей среды: p₀ = 108987,7727Pa.