Граничные условия

[flinstone 0]

Необходимо замоделировать истечение сверхзвуковой (M=3) струи из сопла в вакуум. Так необходимо просчитать струю большой нерасчетности (давление на срезе к давлению в окр. среде) то давление на срезе не так важно, если давление окружающей среды достаточно мало).Много разных вариантов перепробовал и в одном даже получилась правдивая картина, НО задание граничных условий было больше интуитивно ну и с помощью мануала. Хотелось бы разобраться окончательно.

Operating Conditions ставлю 0;

При задание ГУ на Inlet расчет адекватно пошел только при pressure inlet, velocity inlet не работает с идеальным газом (если оставить плотность константой то результат получался отличный от нужного) , pressure far field при задание Мах 3 и Давления в 1 атм отказывался считать, выдав ошибку. Тоже вопрос, почему может быть? Меняя эти давление в ГУ Pressure inlet раза с 10 получил на срезе сопла мах равный 3. Хотелось бы, так сказать, знать как эти параметры связаны с давлением торможения и давлением на срезе, т.к их отношение должно равняться 0.26 из таблицы газодинамических функций для Мах = 3 и k=1.4 .Таким образом возник вопрос, что означает Gauge Total Pressure (=8.2атм) и SuperSonic/Initial Gauge Pressure(=0.1 атм)?

При задание ГУ на Outlet задал pressure outlet с давление в 100 паскалей, при заданном давление близким к 0 (0.13 паскалей) флюент отказывается считать,Т.е задать вакуум как таковой не получится?

При инициализации указал Outlet с давление 100 паскалей и скоростям равным 0. правильно ли я понял, что если operating conditions = 0 то давление 100паскалей и будет давлением окружающей среды? если operating condition > 0 то давление будет 100 + Pop?

Геометрию см. ниже. ГУ стенки не обозначал здесь на картинки.Т.к с ней все просто)

Читал форум, увидел некоторые полуответы на свои вопросы,но все равно до конца не понял,например, что во флюенте хорошую сходимость дают ГУ pressure inlet и pressure outlet, т.е другими нет смысла пользоватся?

Заранее спасибо.

[Ivan88 0]

Для сверхзвука изначально разрабатывался решатель Density-based solver, воспользуйтесь им. В качестве закона изменения плотности используйте ideal gas. Operating Conditions ставим 0. Граничное условие на выходе - pressure outlet - guage pressure=0. Gauge Total Pressure - полное давление на входе. SuperSonic/Initial Gauge Pressure - для дозвуковых течений будет являтся статическим давлением в начале расчета, для сверхзвука (ваш случай) статическое давление для сверхзвука. Задаются исходя из необходимых условий (Мах 3). Так же необходимо адекватно определить направление потока на входе. Если задача расходится на первых шагах, можно уменьшить значения подрелаксационных факторов или начать с меньшего перепада давления на входе, получить решение и постепенно увеличивать перепад до необходимого.

[flinstone 0]

Да,забыл написать решалка само собой Density-based solver. Насчет направления потока,сетки в нужных местах вроде все нормально. Так сказать мучался,но добился хорошего результата.

Граничное условие на выходе - pressure outlet - guage pressure=0 : т.е это будет считать полным вакуумом?ничего прибавлятся не будет к 0? Просто я один раз посчитал с outlet pressure =0 получились какие то страшные отрицательные давление в - 1-2 атм,если это давление поставть 10-100 то такого не наблюдается.

И вот про полное давление тогда вопрос. Как мне известно Pполное = Pст + ro*V^2/2, M = V/a. Какую брать скорость звука? Ну так просто на вскидку свои значения подставляю ((820000- 10000 ) * 2)/ 1.22)^0.5 = 1152. Если взять а = 340 как при нормальных условиях то М = 3.38, а не 3 как говорит флюент. Может я не правильно проверял значение Маха, и там не 3..Тогда можете подсказать как это лучше всего сделать,узнать какая скорость на срезе сопла?

И еще есть такое давление, когда просматриваешь результаты, как абсолютное давление, что это за давление?в моем понимание абсолютное и полное это одно и тоже,а оказалось что нет.

[Ivan88 0]

Граничное условие на выходе - pressure outlet - guage pressure=0 : т.е это будет считать полным вакуумом?ничего прибавлятся не будет к 0?

И вот про полное давление тогда вопрос. Как мне известно Pполное = Pст + ro*V^2/2, M = V/a. Какую брать скорость звука? Ну так просто на вскидку свои значения подставляю ((820000- 10000 ) * 2)/ 1.22)^0.5 = 1152. Если взять а = 340 как при нормальных условиях то М = 3.38, а не 3 как говорит флюент. Может я не правильно проверял значение Маха, и там не 3..Тогда можете подсказать как это лучше всего сделать,узнать какая скорость на срезе сопла?

И еще есть такое давление, когда просматриваешь результаты, как абсолютное давление, что это за давление?в моем понимание абсолютное и полное это одно и тоже,а оказалось что нет.

При сверхзвуке статическое давление на выходе будет определяться параметрами потока внутри расчетной области. Скорость звука зависит от местной температуры, формула в любом учебнике по МЖГ. 1,22 в вашей формуле это плотность? Если да, то для используемого вами значания давления она будет отличаться от плотности при стандартных условиях. Абсолютное давление во Флюент - это статика + оперейтинг, если не ошибаюсь.

[flinstone 0]

При сверхзвуке статическое давление на выходе будет определяться параметрами потока внутри расчетной области.

Это если указать gauge pressuare = 0? Я просто немного недопонял Вашей фразы.

Температура на инлет стоит 300кельвинов, тогда скорость звука 347 получается. а вот с плотностью непонятно для какого давления брать для полного? т.е для (8.2 атм?)

Спасибо за ответы.

[Ivan88 0]

Это если указать gauge pressuare = 0? Я просто немного недопонял Вашей фразы.

Это если на выходной границе имеются сверхзвуковые скорости, то значение статического давления определяется из параметров в расчетной области, и мало зависит от заданного пользователем.

Вообще для Density-based solver имеются три варианта расчета давления на выходной границе при использовании pressure outlet. Более подробно User's Guide глава про граничные условия

[flinstone 0]

С outlet более менее разобрался. А с inlet беда..

Еще возник вопрос как правильно определить или как посмотреть скорость истечения из грани Inlet. Потому что когда просматриваю результат ,выделяю грань а индикации никакой нет на этой грани, если в общем сомтреть, то по цветам крайне тяжело различить с какой скоростью именно вытекает..Может как то можно смотреть в течение расчета,просто не нашел нужного,так сказать параметра который можно поставить чтобы отображалась скорость истечения,кроме Preconditioning Reference Velocity (неочень понятно что это, но дает что то похожее),да и то ,где то после 50 итерации начинает скорсть уменьшатся хотя до этого константа (как и должно быть).

Насчет Inlet и всяких давлений. Чтобы определить плотность пользуюсь p = ro R T => ro около 9.5 получается при давление в 8.2 атм T=300К (при давление в 1атм плотность получается 1.17 что вполне адекватно). Тогда пользуясь формулой выше получается скорость истечения вобще около 500 м/с. Вобщем запутался

И еще не посредственно к условию pressure inlet возник маленький вопрос,из этой грании постоянно идет истечения с заданным давлением?Или только мгновенно в начале расчета?

И еще немогу понять,так сказать,физику давления которое мы указываем Supersonic pressuare.Что за статическое давление в сверхзвуке? Я когда делаю инициализацию задаю всем точкам давление равное,допустим 100Па. Это же и есть статическое давление,а что тогда за статическое давление в сверхзвуке?на что оно влияет,если его например сделать также 100Па?

Сейчас пробую ГУ pressuare far field, так как там вроде понятно и Мах ставится четко и без всяких проблем. а Вот Gauge pressuare это также полное давление на срезе?

Если поставить ГУ pressure far field (M=3 p=0.1атм - 1атм)через несоклько итераций вылетает ошибка:

Error: > (greater-than): invalid argument [2]: wrong type [not a number]

Error Object: -1.#ind

либо

invalid floating.

я так понимаю это из за большего градиента давления между inlet и outlet?так как если сделать давление на срезе всего в 10 раз больше окружающего задача считается.Т.е чтобы довести до приемлемой нерасчетности придется несколько раз увеличивать давление на срезе?

Изменено 3 февраля 2011 пользователем flinstone