Численное моделирование течения газа в трёхмерных эжекторных соплах

• Автор: Инякин, Владимир Александрович
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 89 с. : ил.

Содержание
Введение

Глава 1 Математическая модель течения. Вычислительный алгоритм

1. Описание задачи

2. Описание движения газа.

2.1. Уравнения НавьеСтокса.

2.2. Моделирование параметров турбулентности

2.3. Моделирование перемешивания продуктов сгорания и охлаждающего воздуха

3. Постановка краевых условий.

3.1. Краевые условия на входе в расчетную область.

3.2. Краевые условия на внешних границах расчетной области и в ее выходном сечении

3.3. Краевые условия на твердых стенках.
4. Разностная сетка.
4.1. Построение разностной сетки
4.2. Определение геометрических характеристик ячеек разностной сетки.
5. Численное интегрирование уравнений, реализация итерационного процесса
5.1. Аппроксимация частных производных
5.2. Организация итерационного процесса.
5.3. Начальное приближение
6. Интегральные характеристики устройства.
Глава 2 Разработанный комплекс программ.
7. Программная реализация алгоритма решения задачи
7.1. Структура расчетной области
7.2. Основные программные единицы комплекса.
8. Визуализация результатов расчтов.
Глава 3 Результаты проведнных расчтов
9. Общая характеристика проведнных расчтов.
. Тестовые расчты.
.1. Расчеты на разных сетках.
.2. Исследование влияния размеров рассматриваемой области на результаты расчетов
.3. Результаты расчетов при холодных продувках.
.4. Зависимости интегральных характеристик от геометрии эжекторного контура
. Исследования реальных течений
.1. Решение поставленной задачи с различными газами в расчетной
области
.2. Решение задачи в сильно несимметричном сопле.
.3. Решение задачи с перекрыванием струи из сопла
.3. Решение задачи с сильно раскрытым эжекторным соплом
Глава 4. Иллюстрации и таблицы.
Заключение.
Список используемых источников


Визуализация результатов расчётов. Общая характеристика проведённых расчётов. Тестовые расчёты. Расчеты на разных сетках. Результаты расчетов при холодных продувках. Решение задачи в сильно несимметричном сопле. Глава 4. Иллюстрации и таблицы. Заключение. Список используемых источников. Бурное развитие науки и техники, а особенно вычислительных устройств, придают моделированию сложных физических явлений новый импульс. Это означает, что с помощью современных методов моделирования, подкреплённых развитым аппаратом численных методов решения систем уравнений и всё возрастающими возможностями вычислительной техники, становится возможным предварять изготовление сложных технических устройств и приборов проведением серий численных экспериментов, направленных на выбор оптимальных параметров будущей системы. В результате достигается значимый экономический эффект, поскольку часто изготовление в какой бы то ни было мере действующего образца той или иной машины (экспериментальной модели) обходится в десятки раз дороже, чем построение математической модели и проведение расчётов. Поэтому всякое исследование, посвящённое моделированию и изучению течений газа, является актуальным и имеющим безусловное практическое значение. Формулировка математической модели, т. Разработка численного алгоритма решения сформулированной краевой задачи. Общий подход к моделированию течения вязкого многокомпонентного газа при решении различных задач данного направления традиционен. В качестве уравнений модели используют систему осреднённых по Рейнольдсу уравнений Навье-Стокса, (дополненные уравнением перемешивания диффузного типа в случае многокомпонентной среды), которые замыкаются с помощью той или иной модели турбулентности. Модели турбулентности на начальном этапе исследований были однопараметрическими (модель Прандтля), однако в последнее время используются в основном двухпараметрические модели турбулентности. Все подобные модели являются полуэмпирическими и базируются на экспериментальных данных. Система осреднённых по Рейнольдсу уравнений Навье-Стокса представляет собой наиболее общую систему уравнений движения вязких газовых смесей в режиме сплошной среды и обеспечивает адекватное описание подавляющего большинства как внутренних, так и внешних течений, имеющих практический интерес. При использовании этой системы для численного моделирования конкретных течений специфика этих течений определяется начальными и граничными условиями, которые несут в себе информацию об особенностях рассматриваемого течения и тем самым позволяют выделить его из всего многообразия течений, описываемых этой системой уравнений. Именно в связи с этим обстоятельством проблема задания граничных условий для системы уравнений Навье-Стокса является одной из центральных проблем вычислительной гидроаэродинамики [3]. Основными типами границ течений являются: твёрдые стенки, ось или плоскость симметрии, «входное» и «выходное» сечения потока (так называемые проницаемые границы). Твёрдые стенки являются реальными физическими границами потока. Проблеме задания граничных условий на твёрдых стенках посвящено большое число специальных исследований [4]-[6], в которых показано, в частности, что для рассматриваемых в настоящей работе течений вязкой газовой смеси в режиме сплошной среды [7] граничные условия для системы уравнений Навье-Стокса представляют собой макроскопические условия отсутствия динамического скольжения газа на стенке и условия материального и теплового баланса на поверхности раздела газ - твёрдое тело. Условия на оси (плоскости) симметрии основаны на допущении о том, что если область, в которой исследуется течение, имеет ось или плоскость симметрии и, кроме того, начальные условия, граничные условия на твёрдых стенках и на входе и на выходе также симметричны относительно этой оси (плоскости), то и искомое решение обладает аналогичным свойством. Входная», «боковая» и «выходная» границы области, в которой исследуется течение, также как и ось (плоскость) симметрии, не являются физическими границами потока.