§ 2.Постановка задачи

Задача состоит в моделировании диффузоров различных типов и определении эффективности их работы в сравнении с предельными теоретическими значениями.

Следует иметь в виду, что и дозвуковой и сверхзвуковой диффузор просчитываются плохо и теоретически и численно. Это тот случай, когда критерием может быть только эксперимент. Основной причиной трудности расчета является возможный отрыв течения от стенок при течении с увеличением статического давления. В пограничном слое, где скорость потока мала а статическое давление растет, возникает возвратное течение (отрыв) и меняется сечение основного потока. Некоторые примеры таких дозвуковых течений представлены в главе 5.

§ 3.Моделирование диффузора

В качестве первого варианта предлагается сконструировать прямой диффузор в виде трубы, расположенной вдоль потока.

Для того чтобы перед входом в трубу образовалась ударная волна, в конце трубы помещается центральное тело. Если центральное тело сделать слишком большим, то образуется выбитый (отошедший) скачок уплотнения, и расход газа в диффузоре существенно упадет. Надо сделать так, чтобы практически весь расход попал в трубу и необходимо зарегистрировать давление на центральном теле. Отношение давления в точке торможения на центральном теле к рассчитанному по статическому давлению и числу М набегающего потока по формуле (4.5) и будет характеризовать коэффициент восстановления диффузора.

Диффузор с косыми скачками обеспечивает более высокий коэффициент восстановления. В качестве основы такого диффузора можно использовать конфигурацию, приведенную на рис. 3.5. Примерные параметры для его конструирования следующие:

Размер поля 500180 ячеек, размер ячейки 0.01 м с плоской геометрией.

Начальные и граничные условия

В поле течения давление P = 1, давление задается в атмосферах (101 325 Пa), плотность  = 1.29 кг/м³, скорость по оси х u = 1000 м/с.

Граничное условие слева отсутствует, т. к. поток сверхзвуковой. Граничные условия справа, сверху и снизу отсутствуют (свободная поверхность).

Координаты для построения поверхностей приведены в таблице 3.4.

Параметры счета

Step count ― 1000, Stability ― 0.5; append step: Step count ― 10 000, Stability ― 0.3.

Т а б л и ц а 3.4

Координаты для построения поверхностей

Диффузор, верхняя часть		Диффузор, нижняя часть			Центральное тело			Трассер
X	Y	X		Y	X		Y	X		Y
450	70	350		130	455		94	454		96
500	35	400		125	455		98
486	20	460		125	460		98
10	20	500		160	460		94
77	28	207		130
130	40
200	70