Моделирование сверхзвукового обтекания затупленного конуса в пакете ANSYS Fluent с использованием двух различных способов построения расчетной сетки
Опубликовано: 14.11.2018
Авторы: Голубев А.Г., Ремизова О.И.
Опубликовано в выпуске: #11(83)/2018
DOI: 10.18698/2308-6033-2018-11-1821
Раздел: Авиационная и ракетно-космическая техника | Рубрика: Аэродинамика и процессы теплообмена летательных аппаратов
Проведено сравнение результатов численного моделирования сверхзвукового обтекания затупленного конуса на гексаэдрической структурированной и тетраэдрической неструктурированной сетках в пакете ANSYS Fluent. Построение сеток выполнено в пакете ANSYS ICEM CFD. Для обоих вариантов расчета использовалась модель турбулентности Спаларта – Аллмареса. Расчетные значения распределенных и интегральных характеристик, полученные в результате моделирования на двух типах сеток, с достаточной степенью точности соотносятся с результатами физических экспериментов ЦАГИ им. проф. Н.Е. Жуковского, а также с хорошо зарекомендовавшими себя эмпирическими зависимостями. По результатам выполненной работы сделаны выводы о достоинствах и недостатках рассмотренных типов сеток. Приведены рекомендации по более выгодному использованию структурированных сеток в задачах аэрогазодинамики
Литература
[1] Зубанов В.М., Кривцов А.В., Штрауб А.А. Исследование влияния параметров сетки и моделей турбулентности на результаты CFD-расчетов плоских турбинных решеток. Вестник СГАУ им. академика С.П. Королёва. Сер. Авиационная и ракетно-космическая техника, 2012, № 3 (34), с. 185–191.
[2] Матвеев С.Г., Орлов М.Ю., Абрашкин В.Ю. Моделирование аэродинамической структуры течения в камере сгорания малоразмерного ГТД с помощью САЕ-систем. Вестник СГАУ им. академика С.П. Королева. Сер. Авиационная и ракетно-космическая техника, 2011, № 2, с. 179–187.
[3] Тусинин А.В., Шаламов С.А., Августинович В.Г. Методика построения конечно-элементной сеточной модели на примере камеры сгорания газотурбинного двигателя. Вестник ПНИПУ. Сер. Аэрокосмическая техника, 2013, № 35, с. 31–48.
[4] Бабаева Н.Н., Орлов И.В. Метод двух поверхностей построения расчетной сетки в задачах сверхзвукового обтекания. Ученые записки ЦАГИ, т. ХХII, 1991, № 6, с. 37–44.
[5] Батурин Н.В., Батурин О.В., Матвеев В.Н. Формирование структурной расчетной сетки межлопаточного канала осевой турбины в программе Gambit. Вестник СГАУ им. академика С.П. Королёва, 2009, № 3 (19), с. 298–304.
[6] Калугин В.Т., Голубев А.Г., Епихин А.С. Возможности применения открытого пакета OpenFOAM для численного моделирования отрывных течений при до- и сверхзвуковых скоростях обтекания летательных аппаратов. Научный вестник Московского государственного технического университета гражданской авиации, 2014, № 199 (1), с. 23–30.
[7] Молчанов А.М., Щербаков М.А., Янышев Д.С., Куприков М.Ю., Быков Л.В. Построение сеток в задачах авиационной и космической техники. Москва, Изд-во МАИ, 2013, 260 с.
[8] Ерофеев М.М. Принцип построения структурированной гексаэдрической сетки в ANSYS. URL: http://sapr.ru/article/19894 (дата обращения 11.02.2018).
[9] Построение плоских и пространственных вычислительных сеток в ANSYS. URL: http://dolivanov.ru/node/134 (дата обращения 11.02.2018).
[10] Волков К.Н., Емельянов В.Н. Вычислительные технологии в задачах механики жидкости и газа. Москва, Физматлит, 2012, 468 с.
[11] Богатырев В.В. Алгоритм построения экструзивных объемных расчетных сеток около крыла самолета. Ученые записки ЦАГИ, 2012, № 1. URL: http://www.tsagi.ru/institute/publications/memoirs/archive_annotations/1091/ (дата обращения 11.02.2018).
[12] Данилов А.А. Технология построения неструктурированных сеток и монотонная дискретизация уравнения диффузии. Дис. … канд. физ.-мат. наук. Москва, 2002, 215 с.
[13] Василевский Ю.В., Данилов А.А., Липников К.Н., Чугунов В.Н. Автоматизированные технологии построения неструктурированных расчетных сеток. Москва, Физматлит, 2013, 133 с.
[14] Смелая Т.Г. Неструктурированные сетки и их применение при численном моделировании методом пробных частиц. Техническая механика, 2015, № 4, с. 155–168.
[15] Карасёв П.И., Шишаева А.С., Аксенов А.А. Качественное построение расчетной сетки для решения задач аэродинамики в программном комплексе FlowVision. Вестник ЮУрГУ. Сер. Вычислительная математика и информатика, 2012, № 47 (306), вып. 2, с. 46–58.
[16] Голубев А.Г., Калугин В.Т., ред. Аэродинамика. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2010, 687 с.
[17] Димитриенко Ю.И., Котенёв В.П., Захаров А.А. Метод ленточных адаптивных сеток для численного моделирования в газовой динамике. Москва, Физматлит, 2011, 280 с.
[18] Димитриенко Ю.И., Захаров А.А., Абакумов А.С., Коряков М.Н., Сыздыков Е.К. Численное моделирование газовых потоков в каналах воздухозаборников на основе уравнений Навье — Стокса. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Естественные науки, 2011, № 4, с. 44−54.
[19] Артонкин В.Г., Леутин П.Г., Петров К.П., Столяров Е.П. Аэродинамические характеристики острых и притупленных конусов при дозвуковых и сверхзвуковых скоростях. Тр. ЦАГИ им. проф. Н.Е. Жуковского. Москва, Издательский отдел ЦАГИ, 1972, № 1413, 93 с.
[20] Берендеев Н.Н., Любимов А.К., ред. Применение системы ANSYS к решению задач механики сплошной среды. Нижний Новгород, Изд-во Нижегородского гос. университета, 2006, 227 с.
[21] Андрекайте А.А., Исаев В.К. Алгоритмы построения регулярных и нерегулярных сеток в односвязной плоской области. Тр. XLIX науч. конф. МФТИ, Аэрофизика и космические исследования. МФТИ. Москва – Долгопрудный, Изд-во МФТИ, 2006, с. 72–73.
[22] Калугин В.Т. Аэродинамика органов управления полетом летательных аппаратов. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2004, 688 с.