11 / 14
А.В. Воронецкий, К.Ю. Арефьев, А.А. Гусев
108
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2017. № 1
Рис. 8.
Зависимость
max
от
y
+ср
при сверхзвуковом обтекании пластины:
а
—M = 2,6,
p
= 35651 Па;
б
—M = 4,2,
p
= 5 529 Па;
○
— (
k
–
)-модель; Δ — SST-модель
Рассмотрим некоторые особенности результатов, полученных для случая
трансзвукового течения сжимаемого газа в области критического сечения сопла
Лаваля (задача № 3). При
y
+
< 10 (рис. 9) результаты аналогичны приведенным ра-
нее. В диапазоне
y
+
> 10 наблюдается рост
значения δ, что является следствием суще-
ственного влияния безразмерной толщины
пристеночной ячейки на результаты модели-
рования. Как было отмечено, приложение
Fluent 14.0 ПК ANSYS, с использованием ко-
торого проводилось моделирование течения,
не содержит в алгоритме разрешения погра-
ничного слоя условия автоматического
включения блока пристеночных функций
при
y
+
> 10. Пограничный слой в этом случае
описывается недостаточным количеством
элементарных объемов для получения про-
филя температур вблизи стенки, соответствующего экспериментальным данным, а
пристеночная ячейка охватывает вязкостный и переходный подслои.
Выводы.
Анализ полученных данных показывает, что использование
RANS-методов численного моделирования позволяет достичь удовлетвори-
тельного уровня точности при моделировании процессов конвективного тепло-
обмена в задачах дозвукового течения сжимаемого газа в каналах с круглым по-
перечным сечением, сверхзвукового обтекания непроницаемой пластины,
трансзвукового течения газа в осесимметричных каналах.
Для повышения точности вычисления удельных тепловых потоков целесооб-
разно применять (
k
–
)- и SST-модели турбулентности, обеспечивая при этом зна-
чение безразмерной пристеночной ячейки
y
+
< 4. Наибольшие рассогласования
(до 24 %) получены при расчетах с использованием (
k
–
)-модели турбулентности.
При расчетах дозвукового течения в осесимметричных каналах использо-
вание SST-модели турбулентности обеспечивает рассогласование значений
удельных тепловых потоков с полуэмпирическими зависимостями не более 8 %,
а для (
k
–
)-модели — в пределах 10 %.
Рис. 9.
Зависимость
от
y
+
при
трансзвуковом течении газа в области
критического сечения сопла Лаваля:
○
— (
k
–
)-модель; Δ — SST-модель