presentation Щеголев
.pdf
Зависимость присоединенных масс от частоты
Для решения задач CFD в настоящее время существует множество компьютерных программ, из которых широко известны FLOW-3D, Flow Vision, ICEM CFD, ANSYS, SHIPFLOW, OPEN FOAM и др. В
моей диссертации рассмотрен программный пакет OPEN FOAM. Он широко применяется для математического моделирования течений жидкости, течений со свободной поверхностью при турбулентном и ламинарном режимах с учѐтом тепловых воздействий, потоков газов в дозвуковом и сверхзвуковом режимах. Расчѐтные алгоритмы OPEN FOAM основаны на применении метода конечных разностей (МКР) и его разновидности – метода конечных объѐмов (VOF – volume of fluid).
Компьютерный анализ течения жидкости включает в себя следующие основные шаги:
1. Создание геометрической модели (сложных границ области жидкости), например, смоченной поверхности судна, ѐмкости сложной формы и т.п.
2. Задание свойств жидкости, физических условий моделирования течения (учитывается ли вязкость, сжимаемость жидкости, присутствует ли свободная поверхность и др.). Исходя из этих условий, определяется математическая модель течения.
3. Задание исходной расчетной области и соответствующей сетки. Размещение в этой области геометрической модели.
4. Задание граничных условий.
5. Задание параметров расчета, критериев адаптации по решению и по граничным условиям.
6. Проведение расчета (без участия пользователя).
7. Просмотр результатов расчета в графической форме («визуализация» результатов расчетов) и сохранение данных в файлы.
В OPEN FOAM отсутствует в явном виде касательные напряжения τ. В явном виде пр только давление P. Сопротивление судна обусловлено действием касательных напряжений сопротивления трения, сопротивления формы и волнового сопротивления.
Для проверки адекватности вначале рассмотрим раздельно простые случаи с действием τ (сопротивление пластины) и с действием P (резкий поворот потока на 90 градусов).
Распределение давлений
Распределение скоростей
Течение жидкости на натуральной пластине
эквивалентной судну
Распределение давлений
Распределение скоростей
Течение жидкости в канале с резким поворотом на 90
градусов
Распределение давлений
Распределение скоростей
Расчет продольной гидродинамической силы на корпусе при обтекании продольным потоком вязкой жидкости
Система моделирования OpenFOAM всегда оперирует в трехмерной декартовой системе координат и все геометрические элементы, создаваемые для нее, генерируются в трех измерениях. Моделирование примеров в OpenFOAM по умолчанию происходит в трех измерениях, однако можно выполнять моделирование только в двух измерениях путем внесения описания специального пустого граничного условия для соответствующей нормали к третьему измерению, для которого не требуется процедуры моделирования.
Блоковая структура сетки