УДК 519.6
Ю. И. Д и м и т р и е н к о, А. А. З а х а р о в,
А.С. А б а к у м о в, М. Н. К о р я к о в,
Е. К. С ы з д ы к о в
ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ГАЗОВЫХ
ПОТОКОВ В КАНАЛАХ ВОЗДУХОЗАБОРНИКОВ
НА ОСНОВЕ УРАВНЕНИЙ НАВЬЕ–СТОКСА
Предложен алгоритм численного решения уравнений Навье–Стокса
в адаптивных координатах для областей сложной формы, осно-
ванный на методе ленточно-адаптивных сеток и схеме TVD 2-го
порядка точности. Представлены результаты численного тести-
рования алгоритма задачи о затекании сверхзвукового потока в
канал со ступенькой и течении в канале сверхзвукового воздухоза-
борника. Проведено сравнение режимов течения для идеального и
вязкого газов, которое показало, что для вязкого газа значения па-
раметров потока — давления, плотности и температуры на стен-
ках — существенно превышают соответствующие значения для
идеального газа.
E-mail:
Ключевые слова
:
газовая динамика, уравнения Навье–Стокса, численные
методы, ленточно-адаптивные сетки, схемы TVD.
В настоящее время для численного моделирования процессов га-
зовой динамики применяют как коммерческие расчетные пакеты, так
и собственные разработки компаний, занимающихся проектировани-
ем изделий, разработки университетов и научно-исследовательских
институтов. По-видимому, основная причина, почему коммерческие
пакеты не вытеснили собственные разработки компаний и универ-
ситетов, заключается в том, что универсальные методы вычислений,
заложенные в коммерческие продукты, не гарантируют точности вы-
числений при решении сложных задач, которые предварительно не
тестировались их разработчиками. Хорошо известно, что ни один из
современных вычислительных методов не обладает абсолютными пре-
имуществами по качеству получаемого решения и не является универ-
сальным, пригодным для широкого набора задач газовой динамики.
Узкоспециализированные программы часто позволяют добивать-
ся превосходства над более универсальными пакетами типа ANSYS
FLUENT, STAR CD, ANSYS CFX и т.п. как по быстродействию, точ-
ности решения и минимизации требуемых ресурсов компьютера, так
и по удобству использования программ и их настройки.
Численное решение точных уравнений Навье–Стокса для областей
сложной геометрической формы относится к числу задач, достаточно
трудных для коммерческих программных пакетов (несмотря на фор-
мально заявляемые ими возможности решения “любых” задач). В на-
стоящей статье представлены результаты работ по развитию числен-
ного метода ленточно-адаптивных сеток [1] для системы уравнений
44
ISSN 1812-3368. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Естественные науки”. 2011. № 4
