Рис. 5. Сравнение расчетного (точки и для двух расчетных схем с различ-
ными
(
N
1
×
N
2
) = 24
×
16
и
36
×
30
) и экспериментального (сплошная кривая)
[9] коэффициентов
C
Xa
(
а
) и
C
Y a
(
б
) для цилиндра
На третьем этапе исследований рассчитывали стационарные коэф-
фициенты
C
X
a
и
C
Y
a
кругового цилиндра диаметром
D
= 1
и длиной
L
= 2
в зависимости от угла атаки. Экспериментальные значения ста-
ционарных коэффициентов для характерной площади
S
=
LD
приве-
дены в работе [9].
Расчеты проводили с безразмерными параметрами, определенны-
ми на первом этапе исследований. На рис. 5,
а
и
б
показаны расчетные
(точки для двух расчетных схем с различными
N
1
×
N
2
)
и экспери-
ментальные значения для коэффициентов
C
X
a
и
C
Y
a
.
Как видно из рис. 5, для коэффициента
C
X
a
наблюдается хорошее
совпадение расчетных и экспериментальных данных. В то же время
для коэффициента
C
Y
a
на углах атаки от 3
◦
до 50
◦
при расчете полу-
чаются завышенные значения. Анализ расчетных данных показал, что
хотя в этих случаях решение системы (6) оказывается корректным:
условие непротекания в контрольных точках выполняется, скорость
внутри тела, вычисленная и усредненная по 100 точкам, оказывается
отличной от нуля, составляя более 20% от
|
V
∞
|
вне зависимости от
дискретизации тела. В то же время контроль скорости внутри тела по-
сле решения уравнения (6) для диска и сферы дает значение не более
3% от
|
V
∞
|
, которое уменьшается с увеличением дискретизации.
Выводы.
Тестовые расчеты показали, что использование в методе
вихревых элементов симметричных вортонов-отрезков и составлен-
ных из них рамок на поверхности тела позволяет эффективно прово-
дить численное моделирование пространственного обтекания гладких
тел при низких дозвуковых скоростях, когда среду, обтекающую тело,
можно считать несжимаемой.
Вычислительные эксперименты показали устойчивость счета и до-
статочно хорошее совпадение полученных с его помощью значений
гидродинамических коэффициентов с экспериментальными данными.
Даже при использовании малого числа вортонных рамок гидродинами-
ческие характеристики тела могут быть определены с приемлемой для
34 ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2009. № 2
