Kocka körüli áramlás vizsgálata

2016. február 02., kedd 21:07

Projekt célja:

Adott geometriai paraméterekkel rendelkező kocka numerikus CFD szimulációjának elkészítése, a kapott eredmények alapján a kocka ellenállás-tényező mérésének a megtervezése és kivitelezése felületi nyomásmérés útján.

Projekt felépítése, kivitelezése:

Első körben elkészítettünk egy numerikus CFD szimulációt egy 10x10x10 cm-es kocka esetében. Amennyiben kellő pontossággal ismerjük a kocka felületén a statikus nyomáseloszlást, ebből egyszerű áramlástani megfontolások (a nyomás felületi integrálja) alapján képesek lettünk meghatározni annak ellenállás tényezőjét. A CFD eredmények pontosságának mérvadó paramétere jelen esetben rendelkezésre álló irodalmi adatok, amelynek értéke nagymértékben függ attól, hogy milyen egyenletmegoldó szolvert, azaz milyen turbulencia modellt használunk. 

Megegyeztünk abban, hogy megnézzük az összes falfüggvény-turbulenciamodell kombinációt, majd kiértékeljük melyik közelíti az irodalmi értékeket a legjobban, és azzal a szimulációval kapott nyomásprofil alapján fogjuk a nyomásfuratokat kiosztani a méréshez. 500000 cella körüli struktúrált hálókat készítünk, feltételezve hogy az áramlás szimmetrikus, symmetry peremfeltételt használunk.

Ezek után mérést a labor NPL szívó szélcsatornájában terveztük elvégezni, így a csatorna blokkolási tényezője meghatározta a kocka méreteit, amit 10x10x10 [cm]-re vettünk, valamint ezek alapján határoztuk meg a peremfeltételeket is.

A szimuláció futtatása és kiértékelése pár képben:

kocka hálózása:

kockaháló

kocka körüli áramvonalak:

kockaaramvonal

 

Mérés:

A kocka furatkiosztásának megtervezésekor azt a stratégiát követjük, hogy a 90°-os forgatások során az oldalakon különböző kiosztással be tudjuk sűríteni a mért pontokat. Ez a kivitelezhetőség szempontjából szükséges, ugyanis nem lehet túl sűrűn elhelyezni egymás mellett a furatokat, a gumi nyomástovábbító csövek merevségéből, illetve a fa törékenységéből kifolyólag. Továbbá spórolni kell a nyomásfuratok számával is, mivel egy automata beolvasó egység fog a rendelkezésre állni, amelyre 46 db nyomásfurat köthető egyidejűleg. A mérést Labwiev-ban írt szoftverben végezzük el, a kiértékelést pedig Tecplot-ban hajtjuk végre. A Tecplotban a nyomásmérési pontokon kapott értékek bevihetőek, és a diszkrét pontokból interpoláció révén a Fluent-ben kapott nyomáskontúrt ábrázolni tudjuk, illetve ebből szintén az eredő ellenállás tényezőt megkaphatjuk. A mérést egy 15 perces áramlástani láthatóság tétellel (vizualizációval) fejezzük be.

kocka nyomasfurat

kocka nyomasfurat2

kocka nyomasfurat3