Например, Бобцов

ПРИМЕНИМОСТЬ РАЗЛИЧНЫХ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ МОДЕЛЕЙ ТУРБУЛЕНТНОСТИ ПРИ ЧИСЛЕННОМ РАСЧЕТЕ СВЕРХЗВУКОВЫХ НЕИЗОБАРИЧЕСКИХ СТРУЙ

Аннотация:

Предмет исследования. Приведены результаты исследования применимости наиболее распространенных моделей турбулентности к расчету сверхзвуковых турбулентных струй, содержащих ударные волны. Целью исследования является отработка эффективной методики расчета неизобарических турбулентных сверхзвуковых газовых струй, содержащих ударные волны. В осесимметричном случае такие струи характеризуются нерегулярным (маховским) отражением ударных волн от оси симметрии, что сопровождается образованием прямых скачков уплотнения (дисков Маха), которым соответствуют пики давления и температуры на оси струи. Течение за дисками Маха – дозвуковое. Появление дозвуковых областей течения, а также резкого изменения параметров течения на прямых скачках уплотнения приводит к некоторым методическим сложностям в применении стандартных двухпараметрических дифференциальных моделей турбулентности. Известно, что разные модели турбулентности приводят к существенно отличающемуся распределению параметров вдоль оси струи. В частности, степень размытия ударно-волновой структуры струи при использовании некоторых моделей турбулентности значительно отличается от экспериментально наблюдаемой. Основные результаты. Выполнено сравнение широко представленных в современных коммерческих вычислительных пакетах моделей турбулентности: k-ω-модель турбулентности, модель Realizablek-ε, модель RNG k-ε, SAS-модель, cтандартная SST k-ω-модель, transitionSST-модель. Проведенное тестирование показало, что наилучшие результаты при расчетах сверхзвуковых течений, характерных для перспективных воздушно-реактивных двигателей, дают Realizablek-εи transitionSST-модели турбулентности. Первая модель при небольшом перепаде давления на срезе сопла и в окружающей среде, типичном для штатных режимов работы воздушно-реактивных двигателей, обеспечивает получение надежных данных о распределении давления по оси струи, донном давлении, распределении давления по стенкам сопла и эжектора. Хорошую точность удается получить на достаточно грубой сетке без применения каких-либо специальных приемов и ухищрений. TransitionSST-модель турбулентности обеспечивает лучшее совпадение с результатами эксперимента в случае большого перепада давления между срезом сопла и окружающей средой. Она более требовательна к разностной сетке, граничным и начальным условиям, отличается существенно большим временем счета. Вместе с тем, она гарантированно позволяет получить качественно верную картину ударно-волновой структуры при приемлемой точности определения распределения давления по оси струи. Практическая значимость. Практическое применение приведенных в работе рекомендаций позволит исследователям избежать грубых неточностей при расчете сверхзвуковых газовых струй.

Ключевые слова:

Постоянный URL

Статьи в номере

Содержание © 1993–2024 Университет ИТМО
Разработка © 2015 Университет ИТМО