Учебное пособие 800658

30

Рис. 2.10. Внешний вид модели с эллиптическими лунками (h/d = 1/3)

31

Рис. 2.11. Геометрия модели с эллиптическими лунками (h/d = 1/3) (вид сверху)

32

Рис. 2.12. Геометрия модели с эллиптическими лунками (h/d = 1/3) (вид сбоку)

ѐв (в зависимости от модели). Для упрощения дальнейших расчетов модель разбивается на две части по плоскости симметрии и построение сетки производится для половины модели, что значительно сокращает необходимые вычислительные ресурсы.

Для формирования конечно-элементной модели использовался модуль ANSYS ICEM CFD. На рисунках 2.13-2.17 представлены сетки, построенные для всех исследуемых моделей.

2.3. Граничные условия

Граничные условия (ГУ) для всех моделей были заданы в препроцессоре CFX-Pre модуля ANSYS CFX.

Модель с "открытым" воздушным пространством Для всех четырех моделей ГУ приняты следующими:

1)воздушному домену соответствуют свойства воздуха "Air at 25 °С" из стандартной библиотеки свойств материалов;

2)домену пластин соответствуют свойства меди "Copper" из стандартной библиотеки свойств материалов;

3)для воздушного домена использовалась модель тур-

булентности Shear Stress Transport (SST);

4)на входе в воздушный домен (с левой стороны рис. 2.18) задан поток воздуха скоростью v = 150 м/с и температу-

рой Твх = 300 К; 5) на выходе, в нижней, верхней и левой (по ходу пото-

ка) гранях воздушного домена заданы условия открытой границы "Opening", с относительным давлением 0 Па и температурой Токр = 300 К;

6)со стороны отверстий для всех доменов задано граничное условие 1- го рода Тгр = 400 К;

7)теплопередача между доменами осуществлялась функцией "Heat Transfer" с опцией "Conservative Interface Flux";

33

34

Рис. 2.13. Сетка конечных элементов эталонной модели

35

Рис. 2.14. Сетка конечных элементов модели с лунками-углублениями

36

Рис. 2.15. Сетка конечных элементов модели со сферическими лунками

37

Рис. 2.16. Сетка конечных элементов модели с эллиптическими лунками

8)с левой стороны (по ходу потока) для домена пластин заданы условие "Adiabatic"

9)с правой стороны (по ходу потока) задано условие симметрии для всех доменов.

Для наглядности описания, все граничные условия приведены на рисунке 2.17 - в качестве примера рассматривается "эталонная" модель.

Рис. 2.17. Визуализация граничных условий

Модель с "закрытым" воздушным пространством Для имитации расположения пластин в канале, была

выбрана наиболее перспективная по результатам предыдущих расчетов модель с "эллиптическими лунками", а также "эталонная" для сравнения полученных результатов. Отличием от граничных условий модели с "открытым" воздушным пространством является замена условия "Opening" на "Symmetric" для выходной, нижней, верхней и левой (по ходу потока) граней.

38

2.4. Математическое описание расчетной модели

В наиболее общем случае для задачи газовой динамики требуется решить систему из четырех независимых уравнений:

1.Уравнение неразрывности (сохранения массы)

2.Уравнение движения (сохранения импульса)

где

- дельта-функция Кронекера

3. Уравнение энергии (сохранения энергии)

где

39