Истечение струи из сопла во внешнюю среду

[Nikita_Z 0]

Здравствуйте, не могу разобраться с решением такой задачи. У меня имеется сопло Лаваля с параметрами торможения в камере сгорания Т=3625К и p=10.8МПа. Сначала я решал задачу моделирования течения только в сопле. Я ставил в опорных параметрах значения торможения. А в ГУ "Вход" ставил нули на полную температуру давление. В начальных данных я поставил скорость 2500 по оси Х. В итоге получал такое вот течение (см картинку ниже №1). Вроде адекватно, но странно, что по цветовым контурам на входе не 0, а ожидался именно он, объясните, пожалуйста, где я могу быть не прав. Тем не менее, я стал решать задачу уже истечения во внешнюю среду. Имею такую расчетную область (картинка №2 и №3) в виде сектора 1 градус. Теперь у меня 2 вещества. Из первой попытки расчета я выяснил, что опорные значения и начальные данные нельзя ставить так же, как в предыдущем случае. Я поставил в опорных значения для стандартной атмосферы. В начальных 0 везде. В ГУ на вход поставил массовую долю продуктов сгорания 1, и параметры торможения Т=3625К и р=10.8МПа. На боковых стенках у меня стоит "Свободный выход" с давлением 101325 Па. Но мое решение разваливается. Я пробовал поставить ограничители по верхним и нижним значениям, но это не помогло. Картина течения ужасная и неадекватная. Помогите, пожалуйста, как правильно в таком случае настраивать опорные, начальные и граничные условия? Архив с проектом прикладываю.

https://cloud.mail.ru/public/DvMW/akoWu5iJb

[a_schelyaev 366]

В вы из какой организации?

[Nikita_Z 0]

Я студент, без организации, пользуюсь лицензией вуза

[a_schelyaev 366]

А ВУЗ какой? Просто ваш преподаватель должен вам все показать.

[Nikita_Z 0]

МГТУ Баумана. Преподаватели моей кафедры не сильны в этом cfd. С их слов

[Nikita_Z 0]

Извините, вы мне не поможете все же с советом, пожалуйста?

 

[a_schelyaev 366]

Я хочу понять, каким образов в городе появился юноша с гранатометом. Ибо все студенты, желающие освоить FV у нас на карандаше.

Вы по программе "Учись, студент!" до лицензии добрались или как? Подскажите кафедру?

ПРоект посмотрим.

[Nikita_Z 0]

Возможно, если честно, я не могу сказать точно. Просто требовалось изучить CFD. Встал выбор между FV и ANSYS. Мне посоветовали первое и сказали, что у моей кафедры ( СМ-3 ) есть лицензия. Вот и все. 

[a_schelyaev 366]

1. Грубое отфасечивание очень
2. ГУ Свободный выход - неправильно, давление должно быть ноль (учить основы Флоувижн,  в руководстве есть глава)
3. Не использована опция 2д-сетки (а в этой задаче это нужно)
3.1. убрать относительный критерий малости в ограничителях фазы
4. Очень сильно поджаты ограничители в фазе - значения упираются в них - выставленные ограничители нужно контролировать (нет графиков - нет контроля в процессе отладки).
5. Поставили грубую сетку без адаптации и курант 50, продули сопло, далее можно адаптировать и понижать курант для уточнения. Чисто теоретически должно быть все ок (если не ок, то нужно разбираться дальше)
6. Нет смысла задавать маленькую скорость в НУ - и полный штиль в атмосфере сгодится

P.S. еще может давать падение ппп слой Расчетная сетка - используйте слой Сечение расчетной сетки.

[Nikita_Z 0]

Спасибо большое, буду внимательнее изучать руководство 

 

[Nikita_Z 0]

Кстати, подскажите, пожалуйста, правильно ли сделан расчет на первой картинке, то есть течение в сопле. На входе я ставил нулевые параметры, но из рисунка видно, что там не 0. Правильно ли это? Еще меня волнует вопрос с НУ. Я ставил большую начальную скорость, потому что при нулевом значении картинка обтекания была очень странной. Я имею в виду, что число Маха вело себя очень странно. 

[a_schelyaev 366]

Я не знаю, что такое нулевые параметры. FV не требуется задавать начальную скорость. Вы можете задать сетку не рекордную и шаг по времени выше CFL=1 или даже выше 10.

СТранные каринки могут быть следствием переходного процесса или же слишком большого шага по времени.

Иногда полезно задать ограничитель для шага по времени, чтобы на начальных шагах при заданном Куранте, шаг по времени не улетел и не сорвал решение.

[Nikita_Z 0]

12.07.2022 в 10:50, a_schelyaev сказал:

3. Не использована опция 2д-сетки (а в этой задаче это нужно)
3.1. убрать относительный критерий малости в ограничителях фазы

Здравствуйте, подскажите, пожалуйста, о какой опции 2д-сетки вы писали? 

[a_schelyaev 366]

17 минут назад, Nikita_Z сказал:

Здравствуйте, подскажите, пожалуйста, о какой опции 2д-сетки вы писали? 

 

Об опции в начальной сетке, которая появилась в одной из недавних версий.

Вот тут зарегистрируйтесь https://es-tesis.ru/ и получите доступ к записям уже прошедших вебинаров. Найдите по Расчетной сетке.

Если у вас такой кнопки нет, то поищите в блоге на сайте www.flowviison.ru статью как считать 2д задачи. Я правда точно не помню был ли такой материал.

 

[Nikita_Z 0]

Спасибо 

[Nikita_Z 0]

Здравствуйте, подскажите, пожалуйста, ошибки, которые есть в проекте. Это все то же сопло. Так же на входе полное давление 10.8 МПа и полная температура 3625 К. Я пробовал запускать расчет с ГУ "Свободный выход" и ставил сверхзвуковой выход, но течения не получалось. Тогда я ставил конкретное значение давления на выходе, равное атмосферному, и все работало. Но у меня вопрос такой: а если я не имею в исходных данных конкретного давления, и хочу получить какое-то значения в результате расчета, какое ГУ я могу использовать? Еще возник вопрос такой: на слое с линиями тока и слое с векторами видно, что поток на выходе из сопла как бы "преломляется", с чем это может быть связано? Это еще заметно на графике проекций скорости на выходе из сопла. Помогите, пожалуйста, ссылку на проект оставляю ниже. 

https://cloud.mail.ru/public/se4W/ktVadRJFr

К слову, я работаю в версии 3.12.01 и пока не имею возможности обновиться, но в настройке сетки нет кнопки для 2d задачи, о которой вы писали выше (если я правильно понял), поэтому я просто ставлю 1 ячейку по оси Z, решая задачу в плоскости XY. 

[Sykes 81]

31 минуту назад, Nikita_Z сказал:

Здравствуйте, подскажите, пожалуйста, ошибки, которые есть в проекте.

Не указываю, а просто как совет - попробуйте изучить глубже саму аэродинамику, в данном случае истечение газов из сопла. Как по мне, книга Соколова "Струйные аппараты" дает неплохие знания по сверхзвуковым потока. Думаю она ответит на большинство Ваших вопросов.

[Nikita_Z 0]

Я и впрямь не все понимаю до сих пор в аэродинамике, но представляю, как должно работать сверхзвуковое сопло, а именно как изменяются параметры по его длине, от входа к выходу и какие структуры течения должны получаться. Мои вопросы и впрямь глупые? 

[Sykes 81]

27 минут назад, Nikita_Z сказал:

 Мои вопросы и впрямь глупые? 

Дело не в глупости вопросов, а в сложности процессов в газовой струе при высоких давлениях перед соплом. Я эту тему изучал году в 2013м и больше она мне не особо была нужна, поэтому запомнил только основные принципы, такие как критическая скорость, разница сечений ну и прочие мелочи. Поэтому, собственно, и не стал умничать, а направил к первоисточнику - там помимо подробного процесса в газовой струе, даются еще и таблицы значений в очень широком диапазоне температур и давлений, так что, занимаясь подобной тематикой, даже в рамках дипломной работы, лишними эти знания точно не будут. Главное не забывать, что программа просто считает и визуализирует эти расчеты, исходные данные вводит человек, а потому знания у этого человека в данной теме должны позволять ставить такие задачи программе.

27 минут назад, Nikita_Z сказал:

 но представляю, как должно работать сверхзвуковое сопло, а именно как изменяются параметры по его длине, от входа к выходу 

На самом деле расчёты газодинамического сопла - задача более эмпирическая, чем может показаться на первый взгляд, так множество испытаний сопел различной формы привели к понимания, что разницы в эффективности почти нет у профилированного сопла и простого конусного, с углом конусности 15 градусов (по памяти, могу ошибаться), а более важным считается профиль сопла в его критическом сечении и в зоне высокого давления. 

Изменено 15 августа 2022 пользователем Sykes

[Foksmen 16]

15.08.2022 в 20:38, Sykes сказал:

там помимо подробного процесса в газовой струе, даются еще и таблицы значений в очень широком диапазоне температур и давлений,

И чего? На калькуляторе всё можно посчитать?