расчет сопла Лаваля

[HFL 34]

Я понимаю что сетка грубая, но и отрыв потока не там, и скорости не те после отрыва.

Рецепт решения подобных задач примерно такой,

Инградиенты:

- решатель с низкой численной вязкостью

- мелкая сетка в области отрыва/УВ

- хорошая модель турбулентности

[a_schelyaev 366]

Скажем так, чтобы не тратить время на доказывание, что я не верблюд, сразу приведу мой любимый слайд этого года с нашей конференции пользователей.

Далее нужно просто понять какова должна быть постановка задачи.

Ждемс проект.

Всем добрый день!

Еще интересует достигнута ли сходимость по интегральному параметру?

Например, сила на стенке в продольном направлении?

[ksitdikov 0]

Итак, все по порядку)

Сам проект: t5.rar

Картинка сходимости по супергруппе выход:

Извините, но задам второй вопрос:

А как задать изменение D как закон Дарси для моделирования пористой среды для прямоугольника?

Спасибо) А картинка на презентации и вправду классная.

[a_schelyaev 366]

Судя по расходу все еще зыбко.

Лучше выведи силу по стенке сопла - она даст более однозначную картину.

По вопросу - именно для прямоугольника?

Спасибо) А картинка на презентации и вправду классная.

Ну дык. Автор видать тут затаился и молчит.

Сне-гу-ро-ч... тьфу ты ... Дядя Саша!

:)

[ilang 0]

Здравствуйте, это опять я со своим соплом.

ПРосто сопло рассчитать правильно удалось,спасибо огромное за советы.

Но вот сопло+сфера никак не поддается мне. Очень хочется разобраться что не так. Посчитала разные варианты..и никакой из них не получился.

Итак последнее к чему пришла, пользуясь вашими советами:

1) Сделала область для ввода нач усл в сопле...только я не стала делать параллелепипем+конус+цилиндр, я просто в солиде вырезала кусок своего сопла и крутанула на 360. Все это дело импортировала в объекты и поставила там нач усл такие же, как на входе. На самой сфере поставила данные, как в форкамере..то есть 0 темпуратура..и 0,13 давление. и условие свободный выход.

2)Пробовала с адаптацией и без, все равно нигде не получилось. Но я полагаю, что она в данном случае нужна, чтобы в одну ячейку не попадало пространство за соплом и в нем.

3) Перестроила сетку, измельчила в сопле.

Вроде всё..параметры солвера как и там ставила CFL=1 шаг сначала 1e-9, потом 1e-7.

С такой сеткой мой компьютер считает ну оооочень медленно, хотя мне говорили,что он должен тянуть задачки такого рода. Каждый шаг считает по минуте, а то и больше. Параметры компа:процессор: 2,0 ГГц Intel Core 2 Duo T6400, оперативная память: 3GB, 800 МГц DDR2. Вот сейчас насчитала 100 с лишним шагов и не могу понять решение совсем не сошлось или же идет на неправильном пути. Быть может подскажете как можно ускорить процесс..может шаг по времени другой поставить,только я не очень понимаю какой можно поставить, чтобы это на решении не сильно отразилось.

Быть может стоит как-то иначе построить сетку...чтобы сверху сопла не было эти мелких ячеек. например может можно с помощью адаптации это сделать? Я порылась..потыкала и не поняла как.

Слой сечение расчетной сетки я хотела поставить, но как только я его ввожу солвер валится..и мгновенно появляется сообщение, что соеднинение с солвером утеряно.

Ваш проект у меня и правда не открылся(

Свои картинки и проект прилагаю.

А ещё, можно как-то поставить точку на выхоже из сопла, для мониторинга сходимости?

soplo_2_05.rar

[Bonusfrag 104]

1) Сделала область для ввода нач усл в сопле...только я не стала делать параллелепипем+конус+цилиндр, я просто в солиде вырезала кусок своего сопла и крутанула на 360. Все это дело импортировала в объекты и поставила там нач усл такие же, как на входе.

Это ОК, если оно так.

На самой сфере поставила данные, как в форкамере..то есть 0 темпуратура..и 0,13 давление. и условие свободный выход.

Тут, вероятно, косяк. Я вижу на первой картинке скорость на границе не нулевая, что говорит о том, что параметры НУ и ГУ-сфера-выход различны. Скорость должна расти от сопла, а не от выхода расчетного домена.

2)Пробовала с адаптацией и без, все равно нигде не получилось. Но я полагаю, что она в данном случае нужна, чтобы в одну ячейку не попадало пространство за соплом и в нем.

Ячеек становится две. Другое дело, что в версии, которая у вас, насколько я понял, есть косяк с заполнением, которое происходит до деления геометрией. В итоге заполняются внешняя и внутренняя. Поэтому пристеночная адаптация 1го уровня не повредит.

3) Перестроила сетку, измельчила в сопле.

Вроде всё..параметры солвера как и там ставила CFL=1 шаг сначала 1e-9, потом 1e-7.

чем мельче ячейка, тем меньше шаг по времени, тем дольше будет считать.

чем выше становится скорость, тем меньше шаг по времени, тем ...

Адаптация делается 3х-мерная (из 1й ячейки получается 8) , поэтому стоит адаптации (уровнями) избегать. Лучше сделать базовую сетку адекватную.

Если чего не путаю, что уже в вашей версии есть переменная "явный шаг по времени"**. Слой по ней покажет ячейки, в которых требуется самый мелкий шаг по времени, т.е. ячейки, которые "тормозят" счет.

** - как и слайд с конференции, не без моего участия появилась :)

Вот сейчас насчитала 100 с лишним шагов и не могу понять решение совсем не сошлось или же идет на неправильном пути.

судя по картинкам - в целом, путь верный (за исключением нестыковки ГУ и НУ на границе сферы)

Быть может подскажете как можно ускорить процесс..может шаг по времени другой поставить,только я не очень понимаю какой можно поставить, чтобы это на решении не сильно отразилось.

ответил выше. добавлю, что из-за сверхзвука множитель CFL поднимать не получится, как это делают на дозвуке. Максимум, что мне удавалось, на почти сошедшемся решении ставить CFL=1.5 - 2.

Слой сечение расчетной сетки я хотела поставить, но как только я его ввожу солвер валится..и мгновенно появляется сообщение, что соеднинение с солвером утеряно.

впервые вижу такое... вводите на каком объекте? солвер в этот момент считает или стоит?

А ещё, можно как-то поставить точку на выхоже из сопла, для мониторинга сходимости?

мааааленький параллелепипед в препроцессоре в нужной точке. на нем характеристику (например, скорость на оси на срезе сопла).

на вкладке "солвер" - условия останова - пользовательские величины - создаете критерий на основе этой характеристики и выбираете "f среднее по объему". Всё. Теперь в статусе будет этот график (мануал - 8.1.11.2 График).

[ksitdikov 0]

Такое дело, что мне необходимо в обычной подобласти задать среду в виде прямоугольника, в которой было бы сопротивление течению согласно закону Дарси. О как =)

Маленько посчитал и снял параметры на стенке, где повис скачок. Я правильно понял, что надо было смотреть на Fжидк?

Спасибо за помощь)

[Bonusfrag 104]

Здравствуйте, это опять я со своим соплом.

посмотрел проект. так и есть:

разберитесь с НУ и ГУ.

Допустим, опора: 300 К и 100000 Па.

Тогда:

"НУ пространство" и выход: 0 К и -99999,87 Па

вход и "НУ сопло": 290 К и 1900000 Па.

А можно хитрее: "НУ сопло" задать формулой от расстояния. Т.е. задать сглаженное начальное распределение.

Такое дело, что мне необходимо в обычной подобласти задать среду в виде прямоугольника, в которой было бы сопротивление течению согласно закону Дарси.

модификаторы, сопротивление, формула

оно?

[ksitdikov 0]

Вроде оно. Сейчас пытаюсь разобраться, как же все таки с помощью этого самого коэффициента D описать пористость =)

Может кто подскажет что почитать?

Но это вопрос второй. Первый вопрос, как получить такие же картинки как в статье?

[Bonusfrag 104]

Первый вопрос, как получить такие же картинки как в статье?

1)точно воспроизвести геометрию (и них толще кромка, и вообще не надо воздуха над соплом)

и более качественный экспорт сделать, чтоб радиусы стали более гладкие

2)проверить НУ/ГУ

3)обратить внимание на раздел статьи Computational Domain

66,400 cells

There were approximately 40 cells in the boundary layer grid with first cell height of approximately y+=0.5.

Вместо адаптации лучше используйте редактор сетки. сделайте её неравномерной.

[ksitdikov 0]

Точно воспроизвел геометрию.

Добавил вязкостный член в уравнение движения.

Помельчил сетку без адаптации.

Итог:

Течение еще не установилось, но намеки на верный исход есть. Всем спасибо за подсказки =)

З.Ы.: Не знаю какой пункт из примененных сработал.

[Bonusfrag 104]

Точно воспроизвел геометрию.

не до конца. над кромкой уберите газ. сделайте сопло как в статье.

У вас кромка некой малой толщины. Сделайте её тут толщиной до верхней границы расчетной области.

расчетные ячейки там вам не нужны + портят поток на краю.

З.Ы.: Не знаю какой пункт из примененных сработал.

всё. в большей или меньшей степени.

когда движение отрыва остановится, помельчите на один уровень адаптацией пристенную область в зоне отрыва.

После этого отрыв вероятно проползет еще.

[ksitdikov 0]

Все дело в том, что я не могу убрать оттуда воздух. Мне потребуется снимать давление со стенок сопла, а так же, после применения модификатора сопротивление смотреть, как там дела будут идти.

А может Вы знаете, как уменьшить/избавится от этих затухающих пульсирующих движений сечения отрыва?

Изменено 4 мая 2012 пользователем ksitdikov

[Bonusfrag 104]

Мне потребуется снимать давление со стенок сопла

не понял этот момент.

берете делаете супергруппу на стенке, на ней цветовую заливку.

вот вам давление на станке внутри сопла.

зачем вам внешняя часть?

[HFL 34]

Все дело в том, что я не могу убрать оттуда воздух. Мне потребуется снимать давление со стенок сопла, а так же, после применения модификатора сопротивление смотреть, как там дела будут идти.

То есть ваша пористая вставка сквозная? В приведенной статье пористая вставка расположена в глухой каверне

А может Вы знаете, как уменьшить/избавится от этих затухающих пульсирующих движений сечения отрыва?

Если вы внимательно читали статью, в ней как раз это является одним из объектов исследования. Дело в том что процесс отрыва сверхзвукового потока является нестационарным. Это связано с тем, что за лямбда скачком (между замыкающей УВ и стенкой сопла) находится сдвиговый слой в котором развивается неустойчивость Кельвина-Гельмгольца.

[ksitdikov 0]

зачем вам внешняя часть?

Полная тяга ракетного двигателя считается как интеграл от давления по всей площади. Вот и хотелось знать еще и на внешней.

То есть ваша пористая вставка сквозная?

Все верно. Я считаю сквозную вставку. В этом отличие от работы Хантера.

Если вы внимательно читали статью

Более или менее внимательно. И график видел установления процесса. Поэтому и спросил: может знает кто как уменьшить? Может само задание НУ/ГУ таково, что провоцирует еще бОльшую нестационарность.

З.Ы.: г-н Щеляев как то предлагал выше, что можно задавать НУ как значения до критики. Вот это интересно. Но еще не опробовано.

Изменено 5 мая 2012 пользователем ksitdikov

[HFL 34]

И график видел установления процесса. Поэтому и спросил: может знает кто как уменьшить? Может само задание НУ/ГУ таково, что провоцирует еще бОльшую нестационарность.

З.Ы.: г-н Щеляев как то предлагал выше, что можно задавать НУ как значения до критики. Вот это интересно. Но еще не опробовано.

Если интересует общая сходимость от начала расчёта то это совершенно стандартное НУ для таких задач.

Ближе будет только НУ заданное по одномерной теории вдоль продольной оси (я правда не вполне уверен что данное ПО это умеет, тут вопрос к авторам). Если же речь идёт именно о местоположении точки отрыва то это уже зависит от степени нерасчётности (как показано в статье), от угла раскрытия сопла ну и также от эффектов, связанных с вашей пористой вставкой.

[a_schelyaev 366]

Полная тяга ракетного двигателя считается как интеграл от давления по всей площади. Вот и хотелось знать еще и на внешней.

Ну там по идее копейки будут.

З.Ы.: г-н Щеляев как то предлагал выше, что можно задавать НУ как значения до критики. Вот это интересно. Но еще не опробовано.

Ну вообще-то, это практически единственный путь для решения этой задачи в такой постановке.

Ближе будет только НУ заданное по одномерной теории вдоль продольной оси (я правда не вполне уверен что данное ПО это умеет, тут вопрос к авторам).

Ну если это можно описать формулой, то в НУ можно задавать через редактор формул пространственные распределения. Например, задавали в НУ волновую картину для скорости, согласованную с ГУ.

З.Ы.: Не знаю какой пункт из примененных сработал.

1. Как в свое время ребята из CFX говорили, глядя на невязки падающие вниз "As good as sex".

:)

2. Молодец! Всегда приятно, когда народ сам добивается решения.

3. Лучше за каждый шаг вносить одно изменение. Тогда будет понятно, что выстрелило.

А какие еще вопросы незакрытыми остались по соплу?

[HFL 34]

Ну если это можно описать формулой, то в НУ можно задавать через редактор формул пространственные распределения. Например, задавали в НУ волновую картину для скорости, согласованную с ГУ.

Хмм... формулы то есть, но параметром в них является либо число Маха либо коэффициент скорости - лямбда (отношение скорости газа в текущем сечении сопла к скорости звука в критическом сечении, двигателисты обычно ползуются именно лямбдой а не Махом).

Обычно решается трансциндентное уравнение где из текущей площади проходного сечения сопла вытягивают либо Мах либо лямбду а всё остальное уже строят по лямбде/Маху. Но помоему так расчитывать НУ это вcё же перебор :) Обычно до вменяемых невязок сверхзвуковые сопла как таковые сходятся очень быстро, вот c отрывом могут быть вопросы(в плане скорости сходимости).

Изменено 5 мая 2012 пользователем HFL

[a_schelyaev 366]

Хмм... формулы то есть, но параметром в них является либо число Маха либо коэффициент скорости - лямбда (отношение скорости газа в текущем сечении сопла к скорости звука в критическом сечении, двигателисты обычно ползуются именно лямбдой а не Махом).

Нет. Вы решаете где-то одномерным подходом и вычленяете все переменные, какие посчитаете нужными в функции координат. Если речь про сопло, то мы имеем некоторые зависимости в плоскости. Т.е. можем выписать по параметру радиуса и продольной координаты.

Или можно будет (в обновлении доступно) задать табличное распределение.

Обычно до вменяемых невязок сверхзвуковые сопла как таковые сходятся очень быстро, вот c отрывом могут быть вопросы(в плане скорости сходимости).

Ну мы считаем не до невязок, а до определенного этапа в физическом процессе. Как показала практика на нашей решалке, основное время расчета занимает процесс формирования струи во внешнем пространстве.