ГУ: Сверхзвуковой вход

Если вы знаете про скачки уплотнения – эта статья для вас. Мы расскажем, как задать сверхзвуковое течение 10-ю разными способами.

Постановка модели сверхзвукового течения верна, если одновременно задаются входные величины и для скорости, и для давления.

Чтобы задать в расчётной подобласти сверхзвуковой вход, на ГУ "Вход/Выход" в окне свойств выберите для скорости:

image2

Рис.1. Окно свойств типа ГУ "Вход/Выход"

Для корректной работы этих типов ГУ необходимо:

  • обеспечить наличие в подобласти сжимаемой среды (то есть плотность среды зависит от её давления);
  •  использовать при описании физических процессов уравнение энергии с учётом полной энтальпии (теплоперенос через Н);
  • задавать входную скорость больше одного Маха (или больше скорости звука в соответствующей среде).

Рассмотрим разные способы задания сверхзвуковой скорости на одном из обучающих примеров – сверхзвуковом обтекании клина.

image1 1

Рис.2. Геомерическая модель (tutorial - Wedge)

Сверхзвуковой вход

Для это ГУ определяет 8 различных комбинаций из давления (статическое или полное) и скорости (модуль скорости / число Маха / вектор скорости / число Маха и направление) для задания сверхзвукового входа в расчётной подобласти.

Давление

Пользователь может задать на данном ГУ как статическое, так и полное давление.

i4

Статическое давление - давление набегающего невозмущенного потока на бесконечности: p∞.
Полное давление - давление торможения потока, f5
где π(k, M) - газодинамическая функция, зависящая от показателя адиабаты и числа Маха.

Скорость

Задать скорость можно с помощью следующих параметров:

i5

Модуль скорости

Задается значение скорости (константой, формулой или таблицей). Вектор скорости будет автоматически направлен по внутренней нормали к поверхности.

image3

Значение скорости

Рис.3.Использование модуля скорости

Число Маха

Значение скорости задается числом Маха, f7.
image7

число Маха

Рис.4.Использование числа Маха

Вектор скорости

Задаются компоненты вектора скорости вдоль соответствующих осей.

Если ГУ работает не на вход, а на выход (т.е. пользователь задал противоположные по знаку значения скорости по отношению к направляющим косинусам внутренней нормали поверхности входа), то заданные значения будут проигнорированы, а вектор скорости будет автоматически направлен по внутренней нормали поверхности.

i6

вектор скорости

Рис.5.Использование вектора скорости

Число Маха + направление

Значение скорости задается числом Маха Вектор скорости задается пользователем в виде направляющих косинусов.

image9

7

 Рис.6.Использование числа Маха и направления

Нормальная скорость с давлением или скорость с давлением

Эти ГУ используются также и для задания дозвукового входа.
Пользователю необходимо задать статическое давления потока (p) и фиксированное значение скорости:

  • модуль скорости, вектор которой будет направлен по внутренней нормали к поверхности входа ( ГУ нормальная скорость с давлением); 
  • вектор скорости в проекциях на коррдинатные оси (ГУ скорость с давлением).

i8

  8

  Рис.7.Использование ГУ нормальная скорость с давлением

  9

   Рис.7.Использование ГУ скорость с давлением

Об авторе
Владимир Каширин
Author: Владимир Каширин
Инженер технической поддержки
Экспертиза в областях: FSI, прочность, физика металлов, АЭС