5.Расчёт сверхзвукового течения газовой среды
.pdf
1.Выбор другого алгоритма решателя. Схема Coupled, обычно является наиболее стабильной, но иногда требуется использование иных схем. Кроме того, на вкладке Solution Controls (рис. 48) могут быть заданы иные коэффициенты «скорости» решения. Они влияют на то, как «быстро» решатель изменяет значения. Соответственно, чем ниже коэффициенты, тем меньшие изменения производятся за одну итерацию, задача становится стабильнее, но для решения потребуется больше итераций. По мере стабилизации решения можно поэтапно возвращать коэффициенты к значению по умолчанию (есть кнопка Defaults) для убыстрения процесса.
2.Введение ограничений для решателя на изменение параметров. На начальном этапе решения могут случаться нефизичные «забросы» параметров, вызывающие нарушения устойчивости. Чтобы ограничить изменения параметров используется меню «Limits» (см.
рис. 48).
3.Более точное задание начальных значений: кроме стандартной
игибридной инициализации можно загружать начальные значения из файлов результатов предыдущей задачи (*.dat, *.dat.gz).
4.Ступенчатое задание граничных условий. Например, можно начать с малого давления и, медленно его увеличивая (каждый раз пересчитывая задачу), вывести модель на нужный режим.
Рис. 48 - Меню Solution Controls и Limits
41
Шаг 7. Просмотреть результаты расчѐта, выполняя шаги 10-13 предыдущего раздела (рис. 49).
Рис. 49 – Поле числа Маха и линии тока при давлении входа 10 атм
Шаг 8. Для автоматического определения тяги закрыть Fluent, обновить элемент Results (Update в контекстном меню), и войти в
Parameter Set (рис. 50).
Рис. 50 – Таблица значений тяги при разных давлениях
Шаг 9. Повторяя шаги данного раздела, получить картины параметров и значения тяги для давлений на входе 30, 50, 100 атм (рис. 51-53). Статическое давление задавать на 0,1 атм меньше, чем полное.
42
Рис. 51 – Поле числа Маха и линии тока при давлении входа 30 атм
Рис. 52 – Поле числа Маха и линии тока при давлении входа 50 атм
Рис. 53 – Поле числа Маха и линии тока при давлении входа 100 атм
43
Шаг 10. Используя электронные таблицы Ms Excel построить график зависимости тяги сопла от давления на входе (рис. 54). Точки графика можно аппроксимировать линией тренда.
Рис. 54 – Зависимость тяги исследуемого сопла (в Н) от давления на входе (в атм)
Шаг 9. Повторяя шаги данного раздела, получить картины параметров и значения тяги для давлений на входе 30, 50, 100 атм (рис. 51-53). Статическое давление задавать на 0,1 атм меньше, чем полное.
Анализируя результаты, можно сказать, что расчѐтным для сопла является режим «p=30атм», поскольку на рис. 51 видно, что при таком давлении расширение потока кончается непосредственно на срезе сопла. При больших давлениях расширение продолжается и после среза, а при меньших – заканчивается ещѐ до выхода из сопла.
Таким образом, с помощью CFD инструментов можно проводить исследование сопел ракетных двигателей.
44
Преподавателю
Лабораторная работа, выполняемая по данным методическим указаниям, является пятой в цикле «CAE-системы в МЖГ», рассчитана на 4 часа и предполагается следующий порядок выполнения работы:
1.Под руководством преподавателя или по данным методическим указаниям студенты выполняют решение задачи определения потока воздуха внутри ракетного сопла при различных давлениях;
2.Студенты самостоятельно выполняют индивидуальные задания по вариантам. По результатам выполнения самостоятельной работы преподаватель контролирует усвоение материала.
45
Индивидуальные задания
Вариант 1
Задание. Найти поле распределения числа Маха и картину линий тока при продувке воздухом на режимах: перерасширения, расчѐтном, недорасширения. Построить график зависимости тяги от режима (давления). Найти давление расчѐтного режима.
Вариант 2
Задание. Найти поле распределения числа Маха и картину линий тока при продувке воздухом на режимах: перерасширения, расчѐтном, недорасширения. Построить график зависимости тяги от режима (давления). Найти давление расчѐтного режима.
46
Вариант 3
Задание. Найти поле распределения числа Маха и картину линий тока при продувке воздухом на режимах: перерасширения, расчѐтном, недорасширения. Построить график зависимости тяги от режима (давления). Найти давление расчѐтного режима.
Вариант 4
Задание. Найти поле распределения числа Маха и картину линий тока при продувке воздухом на режимах: перерасширения, расчѐтном, недорасширения. Построить график зависимости тяги от режима (давления). Найти давление расчѐтного режима.
47
Вариант 5
Задание. Найти поле распределения числа Маха и картину линий тока при продувке воздухом на режимах: перерасширения, расчѐтном, недорасширения. Построить график зависимости тяги от режима (давления). Найти давление расчѐтного режима.
Вариант 6
Задание. Найти поле распределения числа Маха и картину линий тока при продувке воздухом на режимах: перерасширения, расчѐтном, недорасширения. Построить график зависимости тяги от режима (давления). Найти давление расчѐтного режима.
48
Вариант 7
Задание. Найти поле распределения числа Маха и картину линий тока при продувке воздухом на режимах: перерасширения, расчѐтном, недорасширения. Построить график зависимости тяги от режима (давления). Найти давление расчѐтного режима.
Вариант 8
Задание. Найти поле распределения числа Маха и картину линий тока при продувке воздухом на режимах: перерасширения, расчѐтном, недорасширения. Построить график зависимости тяги от режима (давления). Найти давление расчѐтного режима.
49
Вариант 9
Задание. Найти поле распределения числа Маха и картину линий тока при продувке воздухом на режимах: перерасширения, расчѐтном, недорасширения. Построить график зависимости тяги от режима (давления). Найти давление расчѐтного режима.
Вариант 10
Задание. Найти поле распределения числа Маха и картину линий тока при продувке воздухом на режимах: перерасширения, расчѐтном, недорасширения. Построить график зависимости тяги от режима (давления). Найти давление расчѐтного режима.
50