3. Объект и средства исследования, оборудование

Объектом исследования является программно-математический комплекс и основные элементы вычислительного эксперимента по прогнозированию обтекания одиночного профиля плоским или осесимметричным безграничным потоком газа в реактивных снарядов.

Для выполнения лабораторной работы требуется наличие электронной вычислительной техники с установленным программным обеспечением.

4. Варианты заданий

Обтекание одиночного профиля плоским или осесимметричным безграничным потоком газа является широко распространенной задачей газодинамики. Вследствие невозможности реализации бесконечно протяженной модели необходимо, прежде всего, ограничить область движения. Проведенные эксперименты показали, что практически на расстоянии трех-пяти хорд от профиля поток можно считать невозмущенным (рис.1). В области невозмущенного потока все эквипотенциальные линии параллельны между собой, а линии тока ­ прямые линии, перпендикулярны к эквипотенциалям.

Рис.1. Характер течения в расчетной области.

При исследовании сверхзвуковых течений размеры области должны обеспечивать отсутствие воздействия возможных отраженных от границы скачков на тело.

В общем случае задаются следующие условия на границах (рис.2).

1. На левой границе области скорость имеет постоянное значение.

2. На правой и боковых границах области задается свободное вытекание потока.

3. На контуре обтекаемого тела задается условие непроницания или прилипания.

Рис.2. Форма расчетной области.

Форма обтекаемого профиля и параметры набегающего потока задаются преподавателем.

5. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ И МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ.

1. Построить контур области течения и создать дискретную геометрическую модель для проведения вычислительного эксперимента.

2. Задать границы на созданной сетке.

3. Создать файл физических данных, включающий параметры компонентов потока, начальные данные и необходимые параметры численного решения.

4. Выполнить численное моделирование заданного варианта процесса до установления параметров.

5. Проанализировать параметры течения (давление, скорость, температуру, плотность).

6. Результаты расчета представить в виде эпюр параметров в характерных сечениях.

7. Ответить на контрольные вопросы.

6. Указание по оформлению отчета.

Каждый студент оформляет отчет, который должен содержать:

• постановку задачи;

• контур области течения и дискретную геометрическую модель, границы на созданной сетке;

• файл физических данных, включающий параметры компонентов потока, начальные данные и необходимые параметры численного решения;

• результаты численного моделирования в виде графиков и эпюр параметров (давления, скорости, температуры, плотности);

• анализ полученных результатов;

• ответы на контрольные вопросы.

7. Контрольные вопросы.

1. В чем различие между линией тока и функцией тока?

2. Объясните характер векторной диаграммы избыточного давления по профилю контура?

3. Что такое потенциал скорости?

4. Существует ли предел достижимой точности решения поставленной задачи?

5. В чем заключается проблема задания граничных условий при моделировании дозвукового течения?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3