Сверхзвуковые отрывные течения

[Dick 0]

Уважаемые коллеги!

Имеется следующая задача: обтекание затупленного цилиндра М=1.1 при нулевом угле атаки. Имеется фото с эксперимента (Pic1). На фото видна небольшая зона локального отрыва потока, который присоединяется к цилиндру с образованием скачка уплотнения. В зоне локального отрыва - циркуляция. Пытаюсь рассчитать эту задачу в CFX, но зоны локального отрыва нет - поток спокойно разворачивается через изломообразующую (Pic2, Pic3). Понятно, что это неверно. Помогите советом, кто решал подобные задачи, задачи со сверхзвуковыми отрывными течениями, отрывами ПС от СУ и т.д.

О расчете - сетка гекса (Pic4), 1.7млн, половина тела. Домен достаточно большой - все ГУ далеки от тела. Модель турбулентности SST. Timescale - 0.0001с. Y+ максимум 2.6.

Обратил внимание, что по ходу расчета зона отрыва есть, но постепенно уменьшается и затем вырождается. В чем может быть особенность данной задачи? Пробовал другие модели турбулентности, другой шаг по времени, другие сетки - безрезультатно.

Адрес архива с картинками - <noindex>http://ifolder.ru/1349398</noindex>

[chupal 0]

Возможно, что в условиях эксперимента пограничный слой в районе зоны отрыва ламинарный или близок к ламинарному. Модель SST, по-видимому, нужно использовать с лам.-турб. переходом. Но даже и для модели с переходом, положение перехода может рассчитываться неправильно. Можно попробовать провести расчет в ламинарном режиме.

[Dick 0]

Ламинарный режим это что имеете в виду? ГУ со слабой турбулизацией, посчитать на "модели турбулентности" Laminar или задать в SST константы для ламинарного ПС?

[chupal 0]

Попробуйте сначала на "модели турбулентности" Laminar - т.е. совсем без модели турбулентности (в качестве вязкости используется молекулярная вязкость). В этом случае могут быть некоторые проблемы со сходимостью - вязкость мала и решение может "пульсировать". Если есть пульсации то, более правильным было бы перейти на нестационарный расчет, хотя можно считать и по стационару. Ламинарный пограничный слой отрывается гораздо проще турбулентного и отрыв у Вас в этом случае наверняка получится. Обязательным условием получения отрыва является получение малых дозвуковых скоростей в пограничном слое в зоне отрыва - т.е. хорошее разрешение пограничного слоя.

Теперь относительно модели SST: во Fluent надо просто включить галочку Transitional Flows в окне Viscous Model и обеспечить Y+ не больше 1 в зоне отрыва. Как включать в CFX я, к сожалению, не знаю. Константы сначала, думаю, лучше не менять.

Изменено 13 марта 2007 пользователем chupal

[Dick 0]

Ламинарную модель пробовал - решение разваливается и вылетает с fatal overflow...попробую взять timescale меньше.

Понятно, что ламинарный ПС отрывается легче, но не думаю, что турбулентый ПС "оближет" без отрыва угол в 65 градусов

[chupal 0]

Поскольку за углом образуется сверхзвуковое расширяющееся течение, то пограничный слой за углом просто так не станет отрываться - ведь давление по течению падает. Отрыв здесь происходит благодаря "висячему" скачку уплотнения, который виден за отрывной зоной. В нем давление резко повышается и это повышение давления, распространяясь вперед по потоку через дозвуковую зону пограничного слоя, вызывает его отрыв.

Жалко, что решение разваливается на ламинарном режиме. Можно еще попробовать сначала сильно увеличить молекулярную вязкость воздуха - это улучшит сходимость, а когда решение устаканится, плавно уменьшить.

[dmiantosha 11]

Так на фотографии не совсем цилиндр, может в этом все дело? Поток сверзвуковой->cкачок->дозвук->тело->опять скачок->дозвук. А если тело иделальный цилиндр, то такого не происходит?

А почему не на картинки не не фото нет оташедшего скачка уплотнения?

[Dick 0]

Висячий скачок возникает за счет присоединения отрывной зоны на цилиндр. Все взаимосвязано.

Головной скачок находится спереди, не влез на картинку=)

Изменено 13 марта 2007 пользователем Dick

[chupal 0]

dmiantosha прав. Тело действительно не цилиндр. Я сразу и не разглядел. Головная часть имеет больший диаметр. И это будет влиять на интенсивность висячего скачка. Для случая представленного на фотографии интенсивность висячего скачка может быть больше. Также будет больше и максимальный Мах за углом перед висячим скачком (больше угол разворота потока). Так что лучше проводить расчет для той же геометрии, что и в эксперименте.

ЗЫ: Кроме того в расчете цилиндр со сферическим торцом, а в эксперименте в окрестности угла - плоский торец - это тоже увеличивает угол разворота потока за углом. Так что угол поворота будет не 65 градусов, а больше 90.

Изменено 13 марта 2007 пользователем chupal

[dmiantosha 11]

Я про эото и хотел сказать, что за углом скорость потока будет выше при геометрии с фотки, чем при ровном цилиндре. Вседсвие этого и более интенсивнй весячный скачок.

[Dick 0]

Это все понятно! Непонятно почему нет отрыва хоть сколько малого! Потому что на Махе 0.9 - есть обширный отрыв (как в расчете, так и в эксперименте), без скачков (кроме местного, за счет ускорения потока, правда достаточно слабого). Может ли это быть особенностью расчета на гексе? (То есть на примере плоского прямого угла - когда этот угол есть узел трех элементов)

PS В окрестности угла торца нет. На фотке есть что-то похожее, но на других такого нет, либо не столь явно выражено. Тело - цилиндр с сегментальным затуплением (сфера).

Изменено 13 марта 2007 пользователем Dick

[Dick 0]

Посчитал задачку с Transitional turbulence...Аспект, как и y+ конечно велики - удалось зафиксировать пульсацию "пузыря" за изломообрахующей на цилиндре, но не сразу за ней, а чуть дальше (если кому интересно - могу картинку выложить). Видимо, если сделать идеальную сетку (y+<1-2, aspect<500), то что-то и получится как на фотографии с эксперимента. Но тогда мне понадобится еще столько же компьютеров =). Видимо придется "подгонять" константы в стандартной SST, чтоб получить локальный отрыв - ну не верю, что при ТПС нет отрыва.

Изменено 17 марта 2007 пользователем Dick