расчет сопла Лаваля

[Bonusfrag 104]

в общем, на стенках устаканил, но валится на самой кромке.

метод подъема давления и температуры через модификатор

одновременно со входом работает нормально, дошел до 35500 Па.

Прилагаю солверную часть

версии 05.04.2012

upd: доползло за ночь до 49кПа. Пятно "бешенных векторов" обнаружил у выхода... м.б. с кромки доползло...

На этот раз модификаторы отработали (одновременно по скорости и температуре). Считаем дальше.

fsapr2000.zip

[ilang 0]

Здравствуйте, прошу прощения ещё раз за отсутствие.

Итак постановка задачи следующая.

Целью работы является расчет и анализ в пакете Flow Vision сложной газодинамической задачи истечения сверхзвуковой (М=2) горячей осесимметричной струи азота в форкамеру низкого давления (практический вакуум) . В результате расчетов следует оценить работоспособность, точность и применимость пакета FlowVision применительно к таким задачам, получить характеристики давления, скорости, плотности, числа Маха, температуры на выходе из сопла. То есть провести расчет поля параметров струи на срезе сопла.

1.Постановка задачи

Данные для расчета.

Сопло коническое

Mа=2

Ra=5 мм

R*=3.85 мм

радиус конфузора Rk 10 мм

длина конфузора Dk - 20мм

длина диффузора Dd= (Ra-R*)/tg10(

Po=20 атм P фоновое = 10-3 мм.рт.ст. То = 590-600К Tw = 300K

газ - азот (идеальный газ).

Толщина кромки 0.2.

То есть при расчете просто сопла на вход я ставила горячий газ(температура 600К)+ большое давление 2*10^6 атм. На выходе параметры форкамеры. В задаче с расчетом просто сопла я решила поставить на выходе условие свободный выход, посколько мы точно знаем,что истечение будет сверхзвуковым. температуру поставила 2К...вот насчет этого не уверена, потому что в задаче точно не сказано, но я ставила вакуумную температуру.

Начальные условия задавала- в боксе 590К и высокое давление 2*10^6, в остальное области даление ниже 1000 просто для разгона решения.Турбулентность не ставила.

Картинки получились адекватные,но отсутствуют скачки уплотнения.Я там кое-что подшаманила. Сейчас мой тормозила-комп посчитает и картинки вставлю=).

По поводу задачки со сферой. На вход ставила тоже самое, а на выходе ставила свободный выход температура 0К, давление 0,13...в общем параметры форкамеры. Нач условия в пространстве 0.13 и 300К, как по задаче...в сопле 2000000Па и 590К. У меня получается, что гад течет в верхнюю стенку. ТОже картиночки сейчас вышлю.

Ещё я порылась в просторах интернета и нашла задачку эту в CFX решенную. Вот тут <noindex>http://www.t-services.ru/ru/solutions/forcam.html</noindex>

Однако уже на этапе сопла у меня решение другое, нет скачков уплотнения. Я не пойму как на выходе условие задать в Flow Vision, в CFX есть просто ведь условие сверхзвук выхода без задания температуры.

А ещё я не понимаю, каким образом у них при изменении давления в форкамере число Маха на выходе всегда остается 2. как они это задают? ребята решали задачку с учитыванием модели турбулентности.

[Bonusfrag 104]

точность

есть эксперимент? или есть с чем сравнить? как собираетесь определять?

Po=20 атм P фоновое = 10-3 мм.рт.ст. То = 590-600К Tw = 300K

газ - азот (идеальный газ).

Толщина кромки 0.2.

10-3 мм это никак не 0,13 Па ... Уже проще бы было пускаться в объем с 1000 Па фоном.

Исходя из 0,13 я и выбрал вакуумную температуру 3К. А у вас просто откаченная камера, как и у меня была...

Т.е. реально фоном (НУ, ГУ Выход) надо ставить 300К комнатную и 1000 Па.

т.е. вы определитесь - вам надо космический вакуум (0,13Па, 3К), или лабораторный (1000Па, 300К)?

У меня получается, что гад течет в верхнюю стенку.

Я хотел как-то выразиться мягко про этот эффект, но так и не смог =)

Я не пойму как на выходе условие задать в Flow Vision, в CFX есть просто ведь условие сверхзвук выхода без задания температуры.

Температура игнорируется на сверхзвуке. Имхо лучше ставить просто свободный выход (давление/температура). Он сам станет сверхзвуком и выключит эти параметры в нужных местах.

число Маха на выходе всегда остается 2.

Мах сопла определяется исключительно геометрией (при адекватном давлении)

А скачки уплотнения - вот потихоньку прорисовывается:

(плотность)

[a_schelyaev 367]

Считай первым порядком.

[ilang 0]

Как же не 0.13?

Считала тупо по пропорции 760ммртст=10^5 Па, 10e-3 мм рт ст=х. Получается 0,13 па или я что не так понимаю?

Мне нужен космический вакуум, то есть 3К, у тех собратьев в отчете тоже похоже так стоит.

Поправила на свободный выход, сейчас погляжу что там получится. Жалко не быстро все это с моим компом)). Ставила как раз таки схему первого порядка точности.Конвективное и поверхностное CFL=1, и макс шаг по времени 0.0001

А и по поводу эксперимента, товарищи все обещают выдать данные,но никак не пришлют...надеюсь скоро смогу чего-то от них получить.

[a_schelyaev 367]

Посмотрел, что решали в CFX. Мы решаем разные задачи. Сейчас задам полное давление.

Поправила на свободный выход, сейчас погляжу что там получится. Жалко не быстро все это с моим компом)). Ставила как раз таки схему первого порядка точности.Конвективное и поверхностное CFL=1, и макс шаг по времени 0.0001

Нужно на первых итерациях задать более жесткое ограничение сверху на шаг интегрирования, 1е-9 например. Десяток итераций посчитать, а начать ослаблять его до тех пор, пока шаг не выйдет на естественный, а не перестанет упираться в ограничение.

[a_schelyaev 367]

Ну вроде все пучком - считает.

Картина течения как у батьки CFX'а - поток усвистывает из сопла во все стороны.

[Bonusfrag 104]

Как же не 0.13?

10e-3 мм рт ст

согласитесь, между 10e-3 и 10-3 разница есть )

Я подумал, что последнее - диапазон заданный))

Считай первым порядком.

Так считал первым порядком. На нем всё равно эти артефакты лезут.

Без них прям совсем нельзя?

Ну вроде все пучком - считает.

в какой постановке? Давление каким образом поднимаешь?

Да, поток усвистывает во во все стороны, но по центру таки формируется более плотная струя.

В общем-то думаю, надо взять тело по форме докритической части. В него распределение давления и температуры табличное запихнуть, и всё будет ок..., а не поднимать его (как я делаю сейчас)

[a_schelyaev 367]

Взял исходную задачу, сетку перекроил (см.выше).

НУ во всем объеме сопла до критики с статическим давлением равным полному.

Объекты с НУ сдвинул немного внутрь сопла, чтобы до приграничных стенок не касались, иначе на первых итерациях давление с внешней стороны сопла вылезает (сообщение о баге отправлено разработчикам), что и приводит к артефактам.

На входе Полное давление равное 2о Атм. Опорное 0,1 Па, как мадмуазель и хотела.

Все.

Вперед с песней.

Задал ограничение по шагу интегрирования 1e-9, и потом через несколько итераций снизил ограничение.

В итоге шаг в пределах 1e-7, поюс минус копейка.

От себя хочу заметить, что с данной формой расчетной области структура течения будет чудная.

[a_schelyaev 367]

В общем, все считает.

Далее уже дело в геометрической постановке. Если нужно сравниться с CFX в той статье, то и рисуйте область аналогичную.

Расчет убиваю.

[ilang 0]

У меня не получилось адекватного решения.

Что я изменила.

1) Вход полное давление 2млн Па

2) Подвинула параллелепипед дальше от критического сеченя..или вы имели в виду, что надо его сузить? Тогда я не понимаю физику постановки начальных условий.

Я поставила чуть дальше от критики ..в боксе задала опять таки 2млн давление и 590К. В начальных данных можно ввести просто давление..это давление я так понимаю не полное, а статическое, да? Тогда выходит, что я некорректно ставлю нач условия. В пространстве зада 1000 Па и 0К

3) Сделала адаптацию на стенке, мне кажется зря, потому что теперь на входе в самом верхнем углу начал образовываться концетратор скорости, если можно это так назвать))). В общем область с высокими значениями скорости.

4)Сетку не меняла, поскольку она только в сопле и итак квадратная и достаточно мелкая.

5) Шаг ,как и сказали, сначала сделала маленький, потом повысила. Я же правильно понимаю, что мы это делаем в солвере --> шаг по времени-->максимальный шаг?

Просчитала 1153 шагов..результат на картинках..печальный. Может решение не успело сойтись..но однако прошло 1000 шагов и оно хотя бы должно было начать это делать)).

А ещё не подскажете..возможно ли выбрать точку для мониторинга сходимости? А то я в документации не нашла информации по этому поводу и учебник проглядела ..тоже не обнаружила.

soplo28.rar

[a_schelyaev 367]

Пролистайте тему и найдите мои сообщения.

К вашему параллепипеду я добавил еще конус и цилиндр, в которых тоже задал НУ, чтобы захватить область конфузора и горла.

Сетку я переделывал, чтобы во всем сопле была квадратная.

Адаптацию убрал и все сделал сеткой начального уровня.

Во вложении мой проект, но я не уверен, что он у вас откроется, т.к. сделан в более свежей версии и были изменения по интерфейсу. Но попробуйте.

Если будете считать с начала, то ограничение введите сверху на шаг 1e-9.

B начальное статическое давление в параллепипеде нужно задать равным Полному давлению на входе. Т.е. цифирь должна быть одинаковая.

P.S. И повнимательнее смотри где расставляешь НУ. У тебя два НУ и оба стоят в одном Пространстве. Второе нужно задачть в Параллепипеде. И не используй слой Расчетная сетка. Используй Сечение расчетной сетки.

сопло_сфера_17_2.rar

[ksitdikov 0]

Всем добрый день!

Не хотел начинать новую тему, да и вопрос похож очень по проблемам, поднимавшимся в ходе обсуждения.

Кто подскажет, как избавиться от такой штуки?

Это стало появляться при адаптации сетки прямоугольником. Делал и деление и улучшение. Все одно. Если без него, то много ячеек надо считать =)

[Bonusfrag 104]

Если сделать адаптацию сетки во время расчета при множителе шага по времени более 1, то расчет может развалиться.

Думаю, тут именно такой случай. А лучше поставить множитель поменьше ~0.3. Через пару шагов можно спокойно обратно поднять этот множитель.

Я рекомендую сначала поадаптировать сетку (и всё равно - валится или нет), а потом перезапустить расчет с сохранением сетки.

Т.е. при запуске счета снять галку с "данные". Тогда сетка сохранится, а в остальном расчет пойдет с нуля.

[a_schelyaev 367]

А у меня есть еще много вариантов ответа, но без конкретики буду молчать.

[HFL 34]

Всем добрый день!

Не хотел начинать новую тему, да и вопрос похож очень по проблемам, поднимавшимся в ходе обсуждения.

Кто подскажет, как избавиться от такой штуки?

Это стало появляться при адаптации сетки прямоугольником. Делал и деление и улучшение. Все одно. Если без него, то много ячеек надо считать =)

Карбункул ? Строго говоря это "дефект" решателя а не сетки.

[a_schelyaev 367]

Карбункул ? Строго говоря это "дефект" решателя а не сетки.

Он, родной. Но чтобы диагностировать что да как нужно иметь на руках всю информацию.

По картинке я лично крест целовать не готов.

[ksitdikov 0]

Да я не стал подробности расписывать, т.к. метод предложенный Bonusfrag вроде сработал. Сначала сетку, затем расчет.

[ksitdikov 0]

Всем добрый день!

Честное слово, мой очередной вопрос опять попал под тему рассматриваемого вопроса.

Кто то может подскажет как получить идентичную картинку в FV?

Слева - то что хочется получить. Справа - то что есть.

Версия 3,08,01

Опорные 0, вещество - воздух, физ. процессы - теплоперенос, движение, турбулентность k-e (как в статье), начальные - Т = 935,7 К, Vx = 15.33 м/с, P = 102400.

Гр.условия: вход - Т = 935,7 К, P = 204800; выход - свободный выход (как начальные).

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

Кто что знает, подскажите пожалста)

Оригинал статьи: <noindex>http://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntr..._2008014396.pdf</noindex>

Спасибо за ответы)

[a_schelyaev 367]

Проект выкладывай.

:)

Замечание: чисто визуально мне кажется, что в FV радиус образующей сопла в критике получился меньше, чем в статье.