Разработка методики расчета аэродинамических характеристик с помощью комплекса ANSYS CFX на примере (стр. 5 из 20)
2.1.3 Результаты эксперимента
В результате эксперимента при продувке дренированной модели, были получены следующие данные о распределении коэффициента давления по поверхности профиля Таблица 2.2.
Таблица 2.2
Результаты выполненного эксперимента
| № |  |  | № | | | № | | |
| 1 | 0,9938 | -0,9938 | 36 | 0,075 | -0,075 | 71 | 0,0625 | -0,0625 |
| 2 | 0,9875 | -0,9875 | 37 | 0,0625 | -0,0625 | 72 | 0,075 | -0,075 |
| 3 | 0,975 | -0,975 | 38 | 0,05 | -0,05 | 73 | 0,1 | -0,1 |
| 4 | 0,95 | -0,95 | 39 | 0,0375 | -0,0375 | 74 | 0,15 | -0,15 |
| 5 | 0,925 | -0,925 | 40 | 0,0271 | -0,0271 | 75 | 0,2 | -0,2 |
| 6 | 0,9 | -0,9 | 41 | 0,0187 | -0,0187 | 76 | 0,25 | -0,25 |
| 7 | 0,875 | -0,875 | 42 | 0,0146 | -0,0146 | 77 | 0,3 | -0,3 |
| 8 | 0,85 | -0,85 | 43 | 0,0125 | -0,0125 | 78 | 0,325 | -0,325 |
| 9 | 0,825 | -0,825 | 44 | 0,0104 | -0,0104 | 79 | 0,35 | -0,35 |
| 10 | 0,8 | -0,8 | 45 | 0,0087 | -0,0087 | 80 | 0,375 | -0,375 |
| 11 | 0,775 | -0,775 | 46 | 0,0073 | -0,0073 | 81 | 0,4 | -0,4 |
| 12 | 0,75 | -0,75 | 47 | 0,006 | -0,006 | 82 | 0,425 | -0,425 |
| 13 | 0,7 | -0,7 | 48 | 0,0048 | -0,0048 | 83 | 0,45 | -0,45 |
| 14 | 0,6771 | -0,6771 | 49 | 0,0036 | -0,0036 | 84 | 0,475 | -0,475 |
| 15 | 0,65 | -0,65 | 50 | 0,0026 | -0,0026 | 85 | 0,5 | -0,5 |
| 16 | 0,6196 | -0,6196 | 51 | 0,0016 | -0,0016 | 86 | 0,525 | -0,525 |
| 17 | 0,6 | -0,6 | 52 | 0,0008 | -0,0008 | 87 | 0,55 | -0,55 |
| 18 | 0,575 | -0,575 | 53 | 0,0002 | -0,0002 | 88 | 0,575 | -0,575 |
| 19 | 0,55 | -0,55 | 54 | 0 | 0 | 89 | 0,6 | -0,6 |
| 20 | 0,525 | -0,525 | 55 | 0,0002 | -0,0002 | 90 | 0,6196 | -0,6196 |
| 21 | 0,5 | -0,5 | 56 | 0,0008 | -0,0008 | 91 | 0,65 | -0,65 |
| 22 | 0,475 | -0,475 | 57 | 0,0016 | -0,0016 | 92 | 0,6771 | -0,6771 |
| 23 | 0,45 | -0,45 | 58 | 0,0026 | -0,0026 | 93 | 0,7 | -0,7 |
| 24 | 0,425 | -0,425 | 59 | 0,0036 | -0,0036 | 94 | 0,75 | -0,75 |
| 25 | 0,4 | -0,4 | 60 | 0,0048 | -0,0048 | 95 | 0,775 | -0,775 |
| 26 | 0,375 | -0,375 | 61 | 0,006 | -0,006 | 96 | 0,85 | -0,85 |
| 27 | 0,35 | -0,35 | 62 | 0,0073 | -0,0073 | 97 | 0,875 | -0,875 |
| 28 | 0,325 | -0,325 | 63 | 0,0087 | -0,0087 | 98 | 0,9 | -0,9 |
| 29 | 0,3 | -0,3 | 64 | 0,0104 | -0,0104 | 99 | 0,925 | -0,925 |
| 30 | 0,28 | -0,28 | 65 | 0,0125 | -0,0125 | 100 | 0,95 | -0,95 |
| 31 | 0,25 | -0,25 | 66 | 0,0146 | -0,0146 | 101 | 0,975 | -0,975 |
| 32 | 0,2208 | -0,2208 | 67 | 0,0186 | -0,0186 | 102 | 0,9875 | -0,9875 |
| 33 | 0,2 | -0,2 | 68 | 0,0271 | -0,0271 | 103 | 0,9938 | -0,9938 |
| 34 | 0,15 | -0,15 | 69 | 0,0375 | -0,0375 | |||
| 35 | 0,1 | -0,1 | 70 | 0,05 | -0,05 |
На Рис. 2.2. представлена диаграмма распределения коэффициента давления по поверхности профиля.
Рис. 2.2. Диаграмма зависимости 
2.2Численное решение
Численное решение задачи трансзвукового обтекания плоского профиля RAE 2822, будет осуществлено в пакете ANSYSCFX, в котором реализован метод контрольного объема. Численное решение будет состоять из следующих основных этапов.
1. Подготовительный.
а) Создание геометрической модели расчетной области и профиля
б) Разбиение геометрической модели расчетной области на контрольные объемы.
2. Расчетный.
а) Импорт сетки и наложение граничных и начальных условий
(CFX-Pre).
б) Непосредственный расчет (CFX-Solver).
в) Обработка результатов выполненного расчета (CFX-Post).
Общий вид расчетной области к поставленной задаче показан на рис. 2.3.
Рис. 2.3. – Общий вид расчетной области
2.2.1 Построение расчетной области
2.2.1.1 Описание расчетной области
При создании расчетной области необходимо руководствоваться следующими основными критериями:
1. Границы расчетной области должны находиться на таком удалении от объекта исследования (профиля) чтобы не оказывать никакого влияния на результаты расчета, для задачи данного рода (2-х мерного обтекания) это расстояние равно (5…10)lгде l – характерный размер объекта исследования (хорда профиля).
2. Так как в нашем случае рассматривается 2-х мерное обтекание, то расчетная область в толщину будет состоять из одной ячейки, поэтому толщина расчетной области должна находиться в пределах (0,3…0,4)l.
3. Геометрическая форма расчетной области должна обеспечивать наибольшую правильность формы получаемой расчетной сетки (минимальную скошенность ячеек).
4. Оси объекта исследования должны совпадать с осями основной системы координат, для обеспечения дальнейшего удобного наложения граничных условий.
5. Вся геометрия должна быть создана с очень высокой точностью аппроксимации (особенно сплайны из которых будет образован сам профиль), данный критерий обосновывается тем, что низкая точность аппроксимации геометрии может привести к некорректностям при построении расчетной сетки (отрицательным объемам), а следовательно и к ошибкам при расчете.
Опираясь на вышеизложенные критерии, расчетная область для задачи двух мерного обтекания профиля будет иметь следующий вид (Рис 2.4).
Рис 2.4. Общий вид расчетной области
Исходя из данных эксперимента, определим основные геометрические характеристики расчетной области. Нетрудно заметить из Рисунка №1 что для того чтобы все геометрические характеристики расчетной области были определены необходимо определить характерный размер исследуемого объекта в нашем случае этим размером является хорда профиля.
Из эксперимента нам известно:
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.
Согласно зависимости, приведенной в [1] число Рейнольдса равно.
, (2.1)где
– скорость воздушного потока,l – характерный размер (хорда профиля), 
- кинематический коэффициент вязкости равный: 
. (2.2)где
– динамический коэффициент вязкости; 
– плотность окружающей среды которую, согласно уравнению Клайперона – Менделеева можно определить: 
. (2.3)где
– универсальная газовая постоянная (для воздуха = 286,959 
).Зависимость динамического коэффициента вязкости
от температуры 
выражается формулой Сатерленда (Седерленда): 
, (2.4)где
– динамический коэффициент вязкости при температуре 
; c – постоянная для данного газа.Для воздуха:
при
, 
, 
.Тогда динамический коэффициент вязкости при Т = 255,6 К равен:
.Согласно [1] число Маха равно:
. (2.5)