Обтекание профиля

[Dermer 0]

Моделирую в STAR-CD обтекание одиночного крылового профиля. Хорда 100 мм., скорость невозмущенного потока порядка 30 м/с, воздух. Какую модель турбулентности оптимальнее использовать в данном случае, какими величинами параметров задаться?. просветите ламера:))

Сильно ли будут различаться расчеты при ламинарном режиме и турбулентном в данном случае?

[konpf 0]

Сильно ли будут различаться расчеты при ламинарном режиме и турбулентном в данном случае?

Не вдаваясь в тонкости- конечно будут. Ламинарное течение- безотрывное, а турбулентное предполагает наличие вихрей и срывов потока с профиля.

А вообще- литературу почитай по этому поводу. Жуковского, например...

Или учебник такой есть "Механика жидкостей и газов". Там твоя задача из серии классических))

[Iatsouk 3]

Какую модель турбулентности оптимальнее использовать в данном случае, какими величинами параметров задаться?.

Напр., в работе "Численное определение гидродинамических характеристик плоских профилей ...." (тез. докладов конф. Проблемы мореходных качеств судов и корабельной гидромеханики - XLI Крыловские чтения СПб, 2003) нашел : "расчет был выполнен с использованием STAR-CD ...... использовалась квадратичная k-e модель"

Думаю, что для такого, сравнительно простого, течения большинство моделей даст практически одно и то же.

Турбулентное течение вблизи хорошо обтекаемых тел можно охарактеризовать как "более энергозатратное", по сравнению с ламинарным. Если дополнительные потери энергии не будут учтены, то получится совсем не то.

Ламинарное течение- безотрывное, а турбулентное предполагает наличие вихрей и срывов потока с профиля.

Пардон, не согласен. Возможен ламинарный отрыв. И наоборот, турбулентное течение не обязательно сопровождается отрывом. Изменено 28 апреля 2004 пользователем Iatsouk

[Dermer 0]

Насчет k-e модели понятно,я , собственно , к тому вопрос задавал, какими именно величинами K и e задаться? есть ли рекомендации на этот счет? Как вообще при задании какой либо модели турбулентности выбирают или вычисляют эти коэффициенты?

[_serge 24]

В данном случае Re~10^6, но результаты расчетов от выбора модели турбулентности скорее всего различаться не будут.

Ибо не одна из существующих моделей турбулентности не учитывает и не описывает физики процесса вблизи поверхности профиля. Все модели просто математические и этим все сказано. Никогда математики ничего путного не открыли.

Но в этой задаче нужно в первую очередь определиться чем из расчетов Вы хотите воспользоваться.

Если распределением давления и коэффициентом нормальной силы, то на эти характеристики модели турбулентности не повлияют вообще никак. Ибо хорошо известно, что эти величины достаточно точно определяются из уравнений Эйлера при условиях скольжения на стенке. Но результат будет верен только до отрывных режимов течения.

Если Ваши результаты смоделируют отрыв потока, то это скорее просто совпадение и не более. Только серия подобных расчетов при разных числах Re и на разных сетках покажет Вам, что отрыв моделируется неверно. Поскольку это переходный режим течения, в нем в пограничном слое происходят изменения закона трения. Ни то что модели турбулетности, но и сами исходные уравнения (а это уравнения Рейнольдса) этот процесс не описывают.

Так что выбирайте любую из моделей, но коэффициент трения Вы правильно не определите никогда.

Исключение должен составлять только ламинарный режим течения. Кстати это тест для проверки пакета. Нужно достать эксперименты с ламинарным обтеканием профилей. И только на серии расчетов при различных сетках (убедившись в сходимости результатов) проверить правильность в расчете сил трения.

[_serge 24]

По второму вопросу откуда брать k и е (эпсилон). Из экспериментов. Но в них измерятся другие величины - степень начальной турбулентности Tu и характерный масштаб турбулентности Lt. Такие эксперименты проделывают для каждой аэродинамической трубы. Но у Вас это скорее случай случай свободного потока. В нем примерно Tu=0.1%, при нормальных условиях Lt~1e-4м (около тысячи длин свободного пробега молекул), кто знает более точно пусть меня поправит. k и e пересчитываются по формулам k=3/2*(Tu*U)^2 и e=Cm^(3/4)*k^(3/2)/Lt, где U - скорость невозмущенного потока, Cm=0.09.

Изменено 11 мая 2004 пользователем _serge

[Iatsouk 3]

Dermer

Белов, Исаев, Коробков "Задачи и методы расчета отрывных течений несжимаемой жидкости" :

на бесконечности k=e=1.5 Tu^2,

где Tu - степень турбулентности набегающего потока (%).

Считается, что обычный поток имеет степень турбулентности порядка Tu=0.01.

_serge

Никогда математики ничего путного не открыли.

Ну сие есть некоторое преувеличение. Наверно, не стоит быть столь суровым, ибо сказано "не судите и не судимы будете"

Методы замыкания уравнений Рейнольдса конструируютс таким образом, чтобы результаты расчетов совпадали с экспериментом как можно лучше.

Изменено 29 апреля 2004 пользователем Iatsouk

[_serge 24]

Насчет математиков это конечно же шутка. Хотя в каждой шутке есть доля правды.

-А вот строгого равенства между энергией турбулентынх пульсаций k и скоростью диссипации энергии турбулентности e быть не может. Величины разных размерностей.

-И Tu=0.01% очень заниженная величина. В набегающем потоке это проценты или доли процентов.

К сожалению никогда профессионально этими моделями не увлекался, поскольку имею свои взгляды на явление турбулентности (в основе которых косвенно лежат идеи Больцмана и Грэда) и физику этого процесса. Но пойду поищу книжку может того же Белова (если это Белов И.А. Модели турбулентности)

Как найду вышлю ссылку подробнее.

[Iatsouk 3]

_serge

Да, имелся в виду именно И. А. Белов, но вот найти его "модели турбулентности" я нигде не смог 8(((.

[Dermer 0]

Спасибо большое! :))

Да,найти книгу И.А.Белова у меня тоже не получилось в свое время...хотя мне и настоятельно порекомендовали это сделать...

Если кинете ссылочку, буду очень благодарен...

Serge: Да, меня интересует именно распределение давления по профилю, я обсчитывал эксперименты ЦАГИ и свои собственные, теперь их же моделирую...и меня вот что смущает- результаты расчетов в принципе совпадают с экспериментами, хотя я моделирую ламинарное течение...при этом результаты практически совпадают даже на больших углах атаки,где,казалось бы, должны появиться срывы потока.......- это первый смущающий меня факт...

а второе- поток то у меня в эксперименте на самом деле не ламинарный,вот поэтому я и задал вопрос относительно моделей турбулентности и выбора параметров....

буду благодарен,если Вы посоветуете еще что-нибудь:))

[_serge 24]

Да, скорее Вы не найдете книг Белова, изданы они малым тиражем, в Ленинграде. У меня они есть потому, что мои коллеги по кафедре 105 аэродинамики МАИ знакомы с ним лично.

Поэтому по моделям турбулетности могу порекомендовать еще книги:

-David C. Wilcox. Tutbulence Modeling for CFD. DCW Industries, Inc. 2000, 540p.

-Методы расчета турбулентных течений/Под ред. В.Колльмана. М.: Мир, 1984. 463 с.

Это просто для образования.

А для практики берите смело величины Tu~0.1% Lt~1e-3м (ошибка в 10 раз в обе стороны существенно не повлияет на результаты расчетов, величины очень консервативно влияют на расчет).

Но, у меня самого есть опыт расчетов профилей на основе собственной программы SmartAero 2D (решение уравнений Эйлера и Навье-Стокса), также опыт моих коллег по кафедре аэродинамики и фирме Туполева. Как я уже говорил распределение давление на профилях (в том числе с ударными волнами) хорошо считается без учета сил вязкости и без всяких моделей турбулентности. На основе уравнений Эйлера с условиями непротекания (скольжения (есть физическое скольжение - проскальзывание у поверхности, условие, котрое ставят для уравнений Н-С и более сложных) это я немного оговорился, это дословный перевод body slip condition). Хорошо, естественно до отрыва потока.

Поэтому может быть и Вам лучше задать нулевую вязкость и соответствующие условия (Slip - непротетания). Совсем другое дело сопротивление.

Если пакет Star-Cd хорошо моделирует и отрыв, в чем я сомневаюсь (если и моделирует, то там много "химии"), то хвала ему. Многие пакеты, такие как CFdesign60, CFW2004 это явление на профилях в переходном режиме течений правильно не моделируют.

Буду очень признателен Вам, если Вы вышлите какие-нибудь результаты расчетов по Star-CD обтекания профиля на отрывных режимах в сопоставлении с экспериментом. Это мне очень интересно.

Изменено 11 мая 2004 пользователем _serge

[Dmitry Lysenko 0]

Да, имелся в виду именно И. А. Белов, но вот найти его "модели турбулентности" я нигде не смог 8(((.

У меня есть методичка

И.А. Белов, С.А. Исаев,

Моделирование турбулентных течений, СПб., 2001

в электронном виде (весит примерно 3 метра).

Кому надо, могу прислать,

пишите сюда dmitrylysenko@mail.ru.

[Dermer 0]

Serge:

Сорри за поздний ответ- праздники.:)

СПасибо большое за советы, сейчас буду все это последовательно применять:))

тут еще вещи интересные открываются...ради интереса построил распределение скорости в погранслое на профиле....скажем так....немного картинка не совпала с классикой из учебников...

правда у меня тут ощущение,что я сам очень сильно ошибся при задании условий..сейчас перепроверять буду:)))))

Результаты, конечно, пришлю..только,если Вы не против, я сделаю это чуть позже....недели через 2, когда мне за них хоть не стыдно будет:)

пока меня они (результаты) пугают:))