Ahmed Body в FlowVision: моделируем вместе. Часть 2. - Модернизация сетки

Содержание материала

Модернизированное исследование сходимости

Так как точность проведённых расчётов нас не устроила, необходимо было искать другие способы улучшения расчётной сетки - адаптации в характерных для данного обтекания областях. Проще и быстрее искать необходимый набор адаптаций в 2D постановке.

В 2D исследовании сходимости по сетке (из первой части исследования) мы получили силу равную Fx= 0.44 Н. Мы начали расчёты с этой сеткой в 3D постановке и уперлись в ограничитель по вычислительным ресурсам. Поэтому пришлось адаптировать сетку не по всей поверхности тела (как при исследовании сходимости по сетке), а только части за скосом - мы предположили, что это самое важное место, определяющее величину Сх. Теперь снова начнем 2D модернизацию сетки и будем стремиться к получению результатов из исследования сходимости  в размере величины Fх = 0,44 Н.

7                                           Рисунок 1 - 2D исследование сходимости по сетке (из первой части)

Расчёт №1 

Начнём с конфигурации адаптации 3D сетки, на которой остановились в прошлый раз. Измельчим сетку вокруг тела Ахмеда (1) и локально вблизи скошенной поверхности (2). В 3D расчёте мы так и не стали использовать сетку полученную при исследовании сходимости по сетке ( 2-ым уровнем в объёме параллелепипеда и 4-ым уровнем по поверхности тела) из-за нехватки вычислительных ресурсов и использовали адаптацию по мере возможностей компьютера

 
adap1
Рисунок 2 - расчётная сетка в 2D постановке: адаптация из прошлого расчёта 

Таблица 2. Результаты (расчёт №1)  
 табл2

 

Величина продольной силы (Fx) далека от полученного при сходимости по сетке (Fx = 0.44 Н). Однако в этот момент стоит задаться вопросом: почему адаптация скоса в первой части статьи позволила приблизится к эксперименту с точностью в 1,2% (для φ = 25 º)? Ответ был найден при  пристальном рассмотрении результатов нашего самого первого расчёта - 2D исследования сходимости по сетке.

Возвращаясь назад

Рассматривая слои скорости в расчётах по исследованию сходимости по сетке (для 3 - 6 уровней), замечаем, что при увеличении уровня адаптации (измельчении размера ячейки) точка отрыва на скошенной поверхности значительно перемещается. Именно из-за этого перемещения происходит перераспределение давления на поверхности и, аэродинамическая сила изменяется. 

отрыв Рисунок 3 - Перемещение точки отрыва при увеличении уровня адаптации при 2D исследовании сходимости по сетке

Важно разрешать не только область вблизи скоса, но и отдельно саму поверхность скоса. Это обеспечит более правильное положение точки отрыва.

Расчёт №2

Вместо параллелепипеда за скосом будем измельчать сетку непосредственно вблизи скошенной поверхности.

adapt2

Рисунок 4 - расчётная сетка в 2D постановке: адаптация 4 уровнем по поверхности скоса

Таблица 3. Результаты (расчёт №2)

 табл3

 

Мы приблизились к величине продольной силы, полученной ранее на сходимости (Fx = 0,44 Н) - но всё ещё далеко. Исследуя распределение давления, замечаем странную вещь - в точке разворота потока (при обтекании верхней поверхности и переходе на скошенную) присутствует странное разряжение.давление2

разряжениеРисунок 5 - Визуализация слоя давление (сверху) и разрежение на уступе (снизу)

Расчёт №3 2D - финальный

Принимается решение дополнительно проадаптировать этот угол с помощью адаптации острых кромок. (Хорошо, что во FlowVision есть такой функционал!) Применим к лобовой поверхности тела адаптацию по кривизне, чтобы дополнительно разрешить область торможения потока. 

adap3Рисунок 6 - Расчётная сетка с адаптацией по кривизне и острым граням

Таблица 4. Результаты (расчёт №3)

табл4  

 

Мы приблизились к величине продольной силы при исследовании сходимости (Fx = 0.44 Н) с точностью 3%.

Таблица 5. Сравнение результатов (расчёт №3 и исследование сходимости (ИС))

табл6

 

 

 

Разрежения в слое давление пропали.

давление3Рисунок 7 - Визуализация слоя давление (расчёт №3)