Диссертация (786472), страница 19
Текст из файла (страница 19)
На рис. 5.28 а) показаны места расположения числовых Длявариантов б) и в) рис. 5.28 расположение датчиков давления аналогично случая а) рис.5.32.датчиков давления, в которых записывались в файл функции давления отвремени.Результаты расчетов показаны на рис. 5.29 – 5.33, где показаны изолинии полейчисел Маха, полей давления, поля векторов скорости и изолинии полей кинетическойэнергии турбулентности.На рис. 5.29, 5.35 и 5.39 представлены фрагменты расчетных сеток для каждогорассматриваемого варианта.На рис. 5.34 , 5.38, 5.42 приведены спектральные функции пульсаций давления вчисловом датчике давления №1 для каждого варианта длины окна ( 2*D - а); 3*D - б);4*D - в) ).Красные вертикальные линии на этих рисунках - дискретные тонаРосситера, посчитанные по формуле (5.7) для случая прямоугольной каверны безкрышки.13321354610879а)б)в)Рис.
5.28. Фрагменты расчетных областей при исследовании влияния плоскойкрышки с окном длинны H. a) H=2*D; б) H=3*D; в) H=4*D.134Рис. 5.29. Фрагмент расчетной области и расчетной сетки для каверны с плоскойкрышкой и “окном” длиной 2*D.Рис. 5.30. Поле чисел Маха при обтекании каверны с плоской крышкой (длина“окна” 2*D).Рис. 5.31. Поле давления при обтекании каверны с плоской крышкой (длина“окна” 2*D).135Рис. 5.32. Поле векторов скорости при обтекании каверны с плоской крышкой(длина “окна” 2*D).Рис.
5.33. Поле кинетической энергии турбулентности при обтекании каверны сплоской крышкой (длина “окна” 2*D).Рис. 5.34. Спектральная функция пульсаций давления в численном датчике давления№1 в варианте а).136Рис. 5.35. Фрагмент расчетной области и расчетной сетки для каверны с плоскойкрышкой и “окном” длиной 3*D.Рис. 5.36. Поле числа Маха при обтекании каверны с плоской крышкой (длина“окна” 3*D).Рис. 5.37. Поле векторов скорости при обтекании каверны с плоской крышкой(длина “окна” 3*D).137Рис. 5.38. Спектральная функция пульсаций давления в численном датчике давления№1 в варианте б).Рис.
5.39. Фрагмент расчетной области и расчетной сетки для каверны с плоскойкрышкой и “окном” длиной 4*D.Рис. 5.40. Поле чисел Маха при обтекании каверны с плоской крышкой (длина“окна” 4*D).138Рис. 5.41. Поле векторов скорости при обтекании каверны с плоской крышкой(длина “окна” 4*D).Рис. 5.42. Спектральная функция пульсаций давления в численном датчике давления№1 в варианте в).Анализ результатов расчетов показывает, что для каждого расчетного случая вспектральной функции присутствует дискретные тона.Для малого окна H=2*D,когда большая часть каверны изолирована от внешнего потока крышкой, перваярезонансная частота смещена в область больших частот по сравнению с первымтоном Росситера.
Это определяется меньшим расстоянием между передней и заднейкромками окна крышки по сравнению с передней и задней кромками открытойкаверны. По мере увеличения длины окна H=3*D первые две резонансные частотасмещаются влево в сторону частот Росситера (рис. 5.34). И в случае самой большойдлины окна H=4*D, когда каверна с крышкой практически близка к открытой каверне,резонансные частоты практически совпадают с частотами Росситера (рис.
5.42). Сила139сигнала (амплитуда дискретного тона спектральной функции рис. 5.34, 5.38, 5.42)увеличивается по мере "открытия" окна, возрастая в 2.5 - 4.0 раза. Это согласуется сфизическими представлениями о том, что чем более изолирована область каверны отвнешнего высокоскоростного потока, тем меньше поток массы внутрь каверныпопадает через окно и тем меньше уровень пульсаций параметров внутри каверны.5.3. Исследование обтекания прямоугольной каверны с крышкой в видедуги окружности и окном в двухмерном приближении.Для определения влияния защитной крышки в виде дуги окружности напараметры пульсационного течения в прямоугольной каверне были проведенырасчеты обтекания каверны с крышкой в виде дуги окружности и разнымиположениями“окна” в крышке.
В качестве базового расчетного случаяиспользовался вариант 2 из подраздела 5.1. Размер окна был Н=2*D. положение окнарассматривалось в двух вариантах: в первом (переднее положение) окно расположеносимметрично относительно боковых стенок каверны (рис. 5.47), во втором (заднееположение) окно смещено назад по потоку (рис. 5.60). Толщина стенки крышкиравнялась 0.1*D, где D – глубина каверны. Радиус дуги окружности надстройки надкаверной выбирался таким образом, чтобы высота надстройки (без окна) равнялась1.6*D от пола каверны.
Числовые датчики давления, в которых записывались в файлфункции давления от времени, располагались аналогично рис. 5.28 а).Результаты расчетов каверны с крышкой в виде дуги окружности и окном впереднем положении показаны на рис. 5.44 – 5.47, где показаны изолинии полейчисел Маха, полей давления, поля векторов скорости и изолинии полей кинетическойэнергии турбулентности.Результаты расчетов каверны с крышкой в виде дугиокружности и окном в заднем положении показаны на рис. 5.50 – 5.53.На рис. 5.43, 5.49 представлены фрагменты расчетных сеток для каждого вариантапереднего и заднего расположения окна.На рис. 5.48 и 5.54приведены спектральные функции пульсаций давления вчисловом датчике давления №1 для каждого варианта положения окна (переднем изаднем).
Красные вертикальные линии на этих рисунках - дискретные тона Росситера.посчитанные по формуле (5.7) для случая прямоугольной каверны без крышки.140Рис. 5.43. Фрагмент расчетной области и расчетной сетки для каверны с крышкой ввиде дуги окружности и “окном” длиной 2*D в переднем положении.Рис. 5.44. Поле числа Маха при обтекании каверны с крышкой в виде дугиокружности и “окном” длиной 2*D в переднем положении.Рис. 5.45. Поле векторов скорости при обтекании каверны с крышкой в виде дугиокружности и “окном” длиной 2*D в переднем положении.141Рис. 5.46.
Поле давления при обтекании каверны с крышкой в виде дуги окружностии “окном” длиной 2*D в переднем положении.Рис. 5.47. Поле кинетической энергии турбулентности при обтекании каверны скрышкой в виде дуги окружности и “окном” длиной 2*D в переднем положении.Рис. 5.48. Спектральная функция пульсаций давления в датчике №1 при обтеканиикаверны с крышкой в виде дуги окружности и “окном” длиной 2*D в переднем положении.142Рис. 5.49. Фрагмент расчетной области и расчетной сетки для каверны с крышкой ввиде дуги окружности и “окном” длиной 2*D в заднем положении.Рис.
5.50. Поле числа Маха при обтекании каверны с крышкой в виде дугиокружности и “окном” длиной 2*D в заднем положении.Рис. 5.51. Поле векторов скорости при обтекании каверны с крышкой в виде дугиокружности и “окном” длиной 2*D в заднем положении.143Рис. 5.52. Поле давлений при обтекании каверны с крышкой в виде дуги окружностии “окном” длиной 2*D в заднем положении.Рис. 5.53. Поле кинетической энергии турбулентности при обтекании каверны скрышкой в виде дуги окружности и “окном” длиной 2*D в заднем положении.Рис.
5.54. Спектральная функция пульсаций давления в датчике №1 при обтеканиикаверны с крышкой в виде дуги окружности и “окном” длиной 2*D в заднем положении.144Анализрезультатоврасчетовпоказывает,чтодляслучаяпереднегорасположения окна в спектральной функции присутствует несколько дискретныхтонов. Дискретный тон с наибольшей амплитудой совпадает со второй частотойРосситера (возможно совпадение случайно), смещение окна в заднее положениеприводит к повышению частоты первого резонансного тона (почти совпадает стретьим дискретным тоном Росситера) и общему снижению мощности сигнала нарезонансных частотах.
Следует отметить, что варианты с плоской стенкой и стенкойв виде дуги окружности имели разную толщину стенкисоответственно.0.05*D и 0.1*DПоэтому в данный момент оценить чистое влияние радиусанадстройки по сравнению с случаем плоской стенки не представляется возможным.Выводы к главе 51. Проведено численное моделирование двумерного течения в прямоугольноймелкой каверне (тест № 1, 2, 3) и применение программного комплекса расчетапространственных турбулентных течений на неструктурированных расчетныхсетках на основе моделирования трехмерного течения в прямоугольной мелкойкаверне (тест № 3).2. Показано, что в двумерном случае спектральные характеристики, полученные входе численного моделирования с точностью до 10% соответствуютполуэмпирической теории Росситера для мелких и открытых каверн иэкспериментальным данным (тест №1 и №2).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
