Применение пакетов прикладных программ при изучении курсов механики жидкости и газа. Кондранин Т.В - 41 стр.

                                                                    сти) в данной задаче могут быть эффективно применены анимаци-
   Р а з д е л 3. РЕШЕНИЕ УЧЕБНЫХ ЗАДАЧ                             онные формы: «частицы» и «кометы», движущиеся в потоке с ос-
                                                                    тавлением следа («кометы» показаны на рис. 2.5; видно, что они
         С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПАКЕТА                                    легко сравнимы с линиями тока, получаемыми экспериментально и
              GAS DYNAMICS TOOL                                     теоретически).
                                                                    Результаты расчета сравниваются с картинами течения из альбома
          Г л а в а 1. АЛГОРИТМ МОДЕЛИРОВАНИЯ                       течений жидкости и газа [9].
                 В GAS DYNAMICS TOOL                                      Приведем качественное объяснение формирования различ-
                                                                    ных режимов течения в зависимости от числа Re.
     В главе описывается последовательность действий при ис-
                                                                          При малых числах Рейнольдса (Re < 1) обтекание цилиндра
пользовании пакета Gas Dynamics Tool.
                                                                    является ламинарным. Начиная со значения Re = 1 и вплоть до Re
                                                                    ~ 40, происходит нарушение устойчивости ламинарного потока.
                  § 1. Выбор параметров пакета
                                                                    Новый тип развитого вихревого течения формируется при Re > 10.
      Как отмечалось в главе 2, используемая в пособии учебная      При этом за обтекаемым телом образуются два вихря, однако тече-
версия пакета Gas Dynamics Tool (GDT) имеет определенные огра-      ние остается стационарным и ламинарным.
ничения. Поэтому далее будем использовать двумерную модель,               При дальнейшем увеличении числа Рейнольдса (Re > 40)
основанную на уравнениях Эйлера (без теплопроводности, вязко-       описанное выше стационарное движение с образованием в задней
сти и диффузии)                                                     области течения системы из двух симметричных вихрей теряет ус-
      Для того чтобы проводить расчеты с использованием пакета      тойчивость. При этом один из вихрей удлиняется, отрывается и
GDT необходимо задать набор параметров, перечень которых при-       сносится вниз по потоку жидкости. Затем удлиняется и отрывается
водится в таблице 2.6. Там же приведены рекомендуемые значения      другой. На смену оторвавшимся вихрям возникают попеременно
некоторых из них с соответствующими комментариями.                  сверху и снизу новые вихри, которые также отрываются от цилин-
      В окне физических параметров пакета GDT по умолчанию          дра и уносятся вместе с потоком. Такой режим неустойчивости
обычно задаются параметры для воздуха, что облегчает решение        образуется чаще всего. В результате образуется так называемая
задач по сжимаемому газу: в этом случае ничего менять не прихо-     вихревая дорожка Кармана, движение становится нестационарным,
дится. Также по умолчанию в начальный момент времени во всей        но периодическим [7].
расчетной области предполагается, что скорость равна нулю, а              Особое место занимает режим течения при Re >> 1. В этом
давление равно атмосферному.                                        случае переход от нулевой скорости на поверхности обтекаемого
      При расчетах газодинамических течений с использованием        тела к скорости, значение которой приближается к скорости внеш-
пакета GDT имеет место особенность, связанная с постановкой         него потенциального течения идеальной (влияние вязкости стано-
граничных условий: эти условия задаются как на границах твердых     вится пренебрежимо малым) жидкости, совершается в очень тон-
тел, так и на границах области расчета (счетная зона). На границе   ком по сравнению с размером обтекаемого тела слое жидкости,
счетной зоны могут быть заданы условия трех типов: граница с        который называется пограничным слоем.
постоянными параметрами, свободная граница и ось симметрии.               Течение вблизи поверхности обтекаемого тела внутри погра-
Для свободной границы значения принимаются равными значени-         ничного слоя является вихревым, поэтому жидкие частицы, посту-
ям в соседнем слое счетной зоны.                                    пая во внешние невязкие области потока, сохраняют завихрен-
      В программе GDT предусмотрена также возможность добав-        ность.
ления элементарных областей и изменения граничных конфигура-


     64                                                                                                                         41