2020-01-14
97
· Построение твердотельной модели
Расчетная модель была построена в пакете Solid Works. В данном случае, для исключения влияния стенок на результат, необходимо учитывать площадь заполнения телом расчетной области, требуется, чтоб это параметр был примерно равен 1/8 площади расчетной области.
· Построение блочной сетки
Блочная сетка, для схемы изображенной на рис.5.1, создавалась в специализированном сеточном генераторе ICEM CFD компании ANSYS.
Рисунок 5.1. Схема моделирования
В результате построения сетки с применением блока «O-grid», т.е. грани ячеек внутреннего блока расположены перпендикулярно к касательным генерируемого тела, была создана расчетная модель (рис.5.2)
Рисунок 5.2. Сгенерированная блочная сетка
Необходимо отметить, что при разных углах атаки приходится изменять количество ячеек на поверхности тела, так как, к примеру, при изменении угла атаки с 15 на 90 градусов под особое внимание будет попадать сетка на цилиндрической части, а не на носовой. То есть при отработке модели требуется неоднократное корректирование сгенерированной сетки для конкретного расчетного случая.
· Подготовка решателя расчетного комплекса и проведение расчета
Для примера примем, что на ракету в перпендикулярном направлении дует «свежий» ветер, эта характеристика соответствует 10 м/с. Скорость и высоту выхода ракеты возьмем из предыдущего расчета. Для данной схемы (рис.5.1) проведем расчеты в П.П.П. Ansys CFX.
В рассматриваемой схеме суммарная скорость и направление набегающего потока определяются из скорости набегающего потока при движении, вычисленной в предыдущем расчете, и скорости ветра
;
.
Для предварительной оценки проведем шесть расчетов с параметрами, указанными в таблице 5.2. Параметры расчетной среды приведены в таблице 5.3.
Таблица5.2. Расчетные параметры
| № | H, м |  , м/с
|  , град
|
| 1 | 0,492 | 12.93 | 50.65 |
| 2 | 1,341 | 16.73 | 36.7 |
| 3 | 2,225 | 19.82 | 30.29 |
| 4 | 3,307 | 22.95 | 25.82 |
| 5 | 4,575 | 26.07 | 22.55 |
| 6 | 6,398 | 29.87 | 19.55 |
Таблица 5.3. Параметры расчетной среды
| Параметр | Значение |
| давление, Па | 99600 |
| температура, K | 298 |
плотность воздуха, 
| 1,2 |
Данный расчет проведен с использованием SST-модели турбулентности, так как данная модель более точна и надежна для широкого класса потоков (т.е., потоков подверженных градиентам давления, обтекание профилей), чем стандартная k-w модель турбулентности. [16]
Напомним, что жидкость, находящаяся в расчетной области, при M << 1 будет считаться несжимаемой.
· Получение результатов
В результате расчета были получены теневые картины обтекания ракеты. Приведем такие картины для расчетного примера №6 (рис.5.3, рис.5.4).
Кроме того, получены силы, действующие на ракету, которые будут рассмотрены позже.
Рисунок 5.3. Теневая картина распределения скоростей потоков (расчетный пример №6)
Рис.5.4. Теневая картина распределения давления (расчетный пример №6)
Полученные результаты следует сравнивать с теоретическими и представленными в литературе подобными экспериментами. Необходимо оценивать схожесть с физическими законами.
