Моделирование обтекания сферического купола Котов Ф.М. ФОК 4-2

Описание задачи Пологий сферический купол обдувается в аэродинамической трубе с заданными размерами поперечного сечения потоком воздуха с заданными профилями скорости и интенсивности турбулентности. Необходимо вычислить среднее, минимальное и максимальное значения а также среднеквадратическое значение

Цели Подбором параметров модели добиться соответствия результатов моделирования экспериментальным данным Подбором параметров модели добиться соответствия результатов моделирования экспериментальным данным Сравнить результаты в аэродинамической трубе и на открытом пространстве Сравнить результаты в аэродинамической трубе и на открытом пространстве

Размеры трубы и модели * размеры приведены в метрах

Параметры аэродинамической трубы

Эксперимент был выполнен в трубе Tokyo Polytechnic University, Япония Эксперимент был выполнен в трубе Tokyo Polytechnic University, Япония Размеры ширина 2.2 м высота 1.8 м Размеры ширина 2.2 м высота 1.8 м Масштаб длин 1/400(установлено) Масштаб длин 1/400(установлено) Масштаб скоростей 1/3 (предположение) Масштаб скоростей 1/3 (предположение) Масштаб времени 3/100 (оценка) Масштаб времени 3/100 (оценка) Коэффициент экспоненциального профиля скорости a=0.2 Коэффициент экспоненциального профиля скорости a=0.2 Gradient Height 450m Gradient Height 450m на высоте 10cmTurbulence Density0.25 Скорость 7.4 м/c (соответствующая на 10 м) 22 м/с на высоте 10cmTurbulence Density0.25 Скорость 7.4 м/c (соответствующая на 10 м) 22 м/с

Результаты эксперимента Результаты эксперимента Тамуры представлены в виде набора значений CP, RMS(CP), MIN(CP), MAX(СP) в каждом из датчиков. CP RMS(CP) MIN(CP) MAX( С P)

Алгоритм проведения вычислительного эксперимента Для каждого варианта параметров модели Выполнить в Ansys макрос построения сетки Создание геометрической модели и ее разбиение Запись сетки в *.cdb файл Выполнить макрос CFX-preprocessorа Считать сетку из *.cdb файла Установить необходимые параметры Записать *.def файл Solvera Запустить решение задачи в CFX-solver Выполнить макрос CFX-post Расставить точки в местах нахождения датчиков Собрать данные и вывести таблицы *.csv Вывести рисунки

Варьируемые параметры модели Сетка грубая/мелкая Сетка грубая/мелкая Сетка Tetra/Hexa Сетка Tetra/Hexa Модель турбулентности SST/k-E Модель турбулентности SST/k-E Граничные условия труба / открытое пространство Граничные условия труба / открытое пространство Профиль скорости равномерный/по стандарту/ Профиль скорости равномерный/по стандарту/ по замерам в рубе Интенсивность турбулентности равномерная/по замерам в трубе Интенсивность турбулентности равномерная/по замерам в трубе

Сетки узлов элементов

Сетки узлов элементов

Схема разбиения на объемы

Расстановка датчиков Составлена программа на JScript для Windows Scripting Host, создающая по входному файлу с координатами сессионный файл постпроцессора CFX, в котором производится расстановка точек, запись данных из них в таблицу и экспорт ее в формат CSV.

Импорт результатов эксперимента в CFX-Post Для загрузки в CFX поверхности с треугольными гранями, вершины которых находятся в датчиках проведены преобразования: 1. При помощи программы для Wolfram Mathematica координаты датчиков считаны из текстового файла, произведена триангуляция и экспорт в DXF-файл 2. DXF файл преобразован в формат OFF при помощи программы 3D Exploration 3. OFF файл преобразован в CSV файл, пригодный для чтения CFX-post, при помощи скрипта на JScript для Windows Scripting Host Текстовый файл с координатам и DXFOFFCSV Поверхность (User Surface) в CFX-Post c загруженными данными

Результаты 37 итераций 27 итераций

Среднее значение CP

Максимальное значение CP

Минимальное значение CP

Среднеквадратическое значение CP