Разработка методики расчета аэродинамических характеристик с помощью комплекса ANSYS CFX на примере (стр. 11 из 20)

2.2.2.3 Модуль CFX-Post

Для примера отображения графической визуализации результатов расчета построим поле давлений, для этого:

1. Создадим плоскость, на которой будет отображено поле давлений с помощью команды Location

> Plane

, при запросе о введении имени плоскости, оставляем имя по умолчанию, далее заполняем графы панели свойств, как показано на Рис. 2.43. и нажимаем на Apply.

Рис. 2.43. Панель свойств создания плоскости

2. Теперь для того чтобы создать поле давлений, выполним Createcontourplot

, при запросе о введении имени поля, оставляем имя по умолчанию, далее заполним панель свойств как показано на Рис. 2.44. (Результат Рис. 2.45)

Рис. 2.44. Панель свойств создания поля давлений

Рис. 2.45. Поле давлений

Таким же образом можно построить:

1. Create vector plot

–векторноеполе.

2. Createstreamline

– линия тока (траектория частицы).

Для того чтобы вычислить аэродинамические коэффициенты определим силы действующие на профиль следующим образом, выполним ShowFunctionCalculator

. В графе Function панели свойств выставляем force (сила), в графе Location выставляем Wall, далее во второй части графы Directionвыставляем X или Y, и после нажатия на клавишу Calculate узнаем соответственно силы F_Rи F_Nв связанной системе координат.

В качестве величины характеризующей, характер обтекания профиля принято использовать безразмерный коэффициент давления равный.

.(2.8)

где p – давление на поверхности объекта исследования (профиля), Па;

- скоростной напор в , Па, равный:

. (2.9)

где плотность

согласно формуле (2.3) равна:

.

Тогда

равно:

Па.

Для того чтобы построить график необходимо:

1. Построить кривую (вдоль которой будут браться значения для графика) с помощью команды Location

> Polyline

, при запросе о введении имени кривой, оставляем имя по умолчанию, далее в графе Method панели свойств выставляем BoundaryIntersection (Линия пересечения), в графе BoundaryList ВыставляемWall, а в графе IntersectWith выставляем Plane1. После нажатия на

клавишу Apply будет создана линия пересечения плоскости Plane1 и поверхности профиля.

2. Теперь создадим пользовательские переменные соответствующие

, и , для этого выполним Createvariable . Далее, будем заполнять графы панели свойств, руководствуясь таблицей 2.13.

Таблица 2.13

Таблица параметров заполнения граф панели свойств при создании пользовательских переменных

Переменная
Name	X1	Y1	P
Method	Expression
Expression	X/0.305 [m]	Y/0.305 [m]	Pressure/ [Pa]

3. Далее для того чтобы построить графики, в каком либо редакторе графиков (MicrosoftExcel), необходимо для всех α произвести экспорт числовых значений по ячейкам переменных (

, , ), с помощью команды File >

Export…. В результате будет создан файл с расширением .csv, в котором будут записаны числовые значения необходимых переменных в каждой ячейке, с помощью которых можно построить необходимые графики.

Учтя вышесказанное, построим графики зависимости коэффициента высоты первой пристеночной ячейки (

)(рис. 2.46) и коэффициент давления ( )(рис. 2.47), от безразмерной длинны по оси ( ).

Рис. 2.46. График зависимости

Из графика (рис. 2.44) видно, что при расчете мы уложились в рамки максимальных значений параметра коэффициента высоты первой пристеночной ячейки (

) находящихся в пределах до 2, следовательно, расчета с измененной высотой первой пристеночной ячейки выполнять не нужно.

Рис. 2.47. Координатная диаграмма

2.3. Сравнительный анализ, результатов физического эксперимента и численного решения

Для анализа построим графики зависимостей коэффициента давления от безразмерной координаты по оси X для эксперимента и расчета.

Рис. 2.48. Координатная диаграмма

.

Из координатных диаграмм видно, что в результате численного расчета мы получили почти полное совпадение значений распределения коэффициента давления по периметру профиля полученных численным и физическим экспериментами, что в какой то мере характеризует правильность использования нами данного расчетного комплекса. Но все же в наиболее сложном месте численного моделирования (верхняя поверхность профиля) связанным с трансзвуковым течением, наблюдается расхождение полученных диаграмм в носке профиля и в области скачка, чтобы попытаться объяснить этот факт необходимо дальнейшее более глубокое исследование данного пакета, но можно попытаться объяснить это некоторой неточностью моделирования поверхностного трения, результаты расчета которого зависит от степени измельченности сетки. В принципе если бы самой целью было бы получить точное совпадение диаграмм распределения коэффициента давления по поверхности профиля, то этого можно было добиться локальным измельчением сетки в носке профиля и в области скачка, но разрабатываемая методика была направлена на определение интегральных характеристик профиля. Что же касается интегральных характеристик, то судя по диаграммам различие в площадях не составит и 5%, а следовательно такой же погрешности будут и интегральные характеристики.

2.4 Выводы

В данной главе была описана методика расчета АДХ на примере трансзвукового обтекания профиля RAE 2822. Для подтверждения правильности использования нами данного комплекса и оценки степени погрешности получаемой с ее помощью результатов, было выполнено сравнение координатных диаграмм полученных численным расчетом и результатов физического эксперимента. Данные мероприятия показали, что полученная методика работает с достаточно высокой точностью в области дозвукового течения (нижняя поверхность профиля) и требует дополнительной проработки в области, где присутствую и дозвуковые и сверхзвуковые течения (верхняя поверхность профиля) но, несмотря на данные факты, полученная методика позволяет получить интегральные характеристики исследуемого объекта, с достаточно высокой точностью. Все вышесказанное позволяет использовать разработанную методику для выполнения лабораторной работы, разработка и описание хода выполнения которой, будет выполнена в следующей главе.

3. РАЗРАБОТКА ЛАБОРАТОНОЙ РАБОТЫ

В данной главе будет представлен план новой лабораторной работы с частичным описанием ее хода, в которую будет включены помимо задания определения, аэродинамических коэффициентов профиля с помощью физического эксперимента, еще включен и расчет аэродинамических коэффициентов этого же профиля с помощью численного эксперимента. По результатам проведенной работы будут выявлены, основные причины расхождения результатов полученных физическим и численным методами.