Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Hengeres szabadsugár közelterének nagy-örvény szimulációja Tóth Péter Konzulens: Lohász Máté Márton Bíráló: Régert Tamás.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "Hengeres szabadsugár közelterének nagy-örvény szimulációja Tóth Péter Konzulens: Lohász Máté Márton Bíráló: Régert Tamás."— Előadás másolata:

1 Hengeres szabadsugár közelterének nagy-örvény szimulációja Tóth Péter Konzulens: Lohász Máté Márton Bíráló: Régert Tamás

2 Tartalom A szimulált áramlás A Nagy Örvény Szimuláció Validáció méréshez Numerikus paraméterek Eredmények

3 Hengeres szabadsugár Egyszerű turbulens áramlás Sok gyakorlati alkalmazás: Repülőgép gázturbinák Épületgépészet Égők fúvókái Szövőgépek Zaj! Turbulencia kutatás Miért fontos vizsgálni?A dolgozat célja Szabadsugár akusztikai vizsgálatához az időfüggő áramlás numerikus szimulációja. Az eredmények validációja. Módszer Nagy Örvény Szimuáció (LES) kereskedelmi szoftverrel. Áramlási paraméter a Reynolds-szám: U 0 - belépő középvonalbeli sebesség D - fúvókaátmérő - kinematikai viszkozitás Átlagolt áramlás hengerszimmetrikus Közeltér: x < 30D Az áramlás jellemzői önhasonlóak: x>30D

4 Nagy-Örvény Szimuláció alapgondolata Felbontott ~80% Modellezett A nagy skálák tartalmazzák az energia nagy részét Csak a nagy skálákat számoljuk a kisebbeket nem. Így kisebb felbontású hálón számolhatunk. Nem felbontott skálákat szűrjük és modellezzük (SGS modell).

5 Rms axiális sebességingadozás a középvonalon Axiális sebességprofilok x/D=0.025, x/D=2, x/D=4, x/D=6, x/D=8 axiális poziciókban Rms axiális sebesség profilok Validáció Hálóméret alatti modellek bizonytalansága + numerikus bizonytalanságok Eredmények méréshez való validációja szükséges S. C. Crow & F. H. Champagne The Boeing company Hengeres szabadsugár közel terének részletes vizsgálata hődrótos méréssel Reynolds-szám: Számítás: Re= Axiális sebesség a középvonalon

6 Numerikus paraméterek Szoftver: Fluent6 strukturálatlan véges térfogat (cella középpontú, együtt tárolt vátozókiosztás) Non Iterative Time Advancement Bounded Central Difference séma a mozgásegyenlethez Second Order séma a nyomáshoz Nyomás sebesség kapcsolat Fractional Step Method CFL<1 Paralellizáció

7 Hálók és peremfeltételek Numerikus háló a szabadsugár közelterének szimulációjához Hengerszimmetrikus tartomány Blokk struktúrált háló Cellaszám:

8 Hálók és peremfeltételek Cellaszám: (170085) (982500) Rövid háló a belépő peremfeltétel, hálószerkezet, és hálófelbontás teszteléséhez. Kétféle hálószerkezet

9 Rövid háló alkalmazhatósága A rövid háló használható paraméter és hálótesztelésre!

10 Belépő peremfeltételek Különböző belépő átlagsebességprofilok tesztelése Állandó belépőprofil Tanh belépőprofil Turbulencia modellezése a belépésnél: Fluent Spectral Synthesizer-algoritmussal Két paraméter: Turbulencia Intenzitás (I), és Turbulencia disszipációja ( ) Turbulencia intenzitás profilok a belépés melletti első cellában Turbulencia disszipációja: Szimuláció két különböző értékkel:

11 A turbulencia intenzitása nem befolyásolja jelentősen az eredményeket Kisebb belépő turbulencia disszipáció keskenyebb nyíróréteget eredményezett. A belépő turbulencia hatásának vizsgálata Belépő peremfeltétel hatásának vizsgálata Ha nincs belépő turbulencia: a konstans belépő profil előnyösebb a tangens hiperbolikusz profilnál (hálófüggő!!). Ha van belépő turbulencia: az átlagolt eredményeket nem befolyásolja hogy pontosan milyen a sebességprofil. A belépő átlagsebesség profil hatásának vizsgálata

12 Hálószerkezet hatása a belépésnél A méréshez viszonyítva a nagyobb skewness-el rendlekező hálón pontatlanabbak az eredmények. Kisebb skewness-el rendlekező hálón a turbulens átcsapás hamarabb bekövetkezik Q szintfelületek Időfüggő Q-struktúrák a belépésnél

13 Háló felbontás teszt (LES IQ) Celik et al alapján: k res felbontott turbulens kinetikus energia k tot teljes kinetikus energia p numerikus séma pontossága a k konstans Richardson- extrapolacióval számolva h háló jellemző mérete

14 Szimuláció a hosszabb modellen Belépés: Tangens hiperbolikus átlagsebesség profil, turbulencia intenzitás profil Crow1971 méréséhez igazítva turbulencia disszipációja: U^3/D Két hálóméret alatti modell: Smagorinsky és Dinamikus Smagorinsky

15 Eredmények a középtengelyben Az átlagolt tengelyirányú sebesség Átlagolási időtartam: ~400D/U Szimulációk eredményei 1,5D x-irányú eltolással ábrázolva!

16 Eredmények a középtengelyben Az tengelyirányú sebesség RMS: Szimulációk eredményei 1,5D x-irányú eltolással ábrázolva!

17 Sebesség profilok

18 Sebesség RMS profilok

19 Koherens struktúrák és időfüggő áramkép Időléptékek jelentősen különböznek a belépésnél és a nyíróréteg szélén.

20 Összefoglalás 1.Sikerült egy kisebb cellaszámú hálóval részletesen vizsgálni a szabadsugár közeletrének numerikus paraméterktől, illetve belépő peremfeltételtől való függését. 2.A szimuláció erdményei a belépéshez közel kevésbé pontosak, távolabb jól egyeznek a méréssel. 3.A Smagorinsky és a Dinamikus Smagorinsky modell eredményei nagyon hasonlóak. 4.További vizsgálatok szükségesek, főleg a belépő turbulencia megadásával kapcsolatban.

21 Válasz a bírálatban feltett kérdésre A turbulens átcsapás modellezésétől függ-e leginkább a számított eredmények pontossága a közeltérben? Ha lamináris a belépés: A lamináris turbulens átcsapás helye (módja) jelentősen befolyásolja az eredményeket. Nehéz jól számolni, mert a háló szimmetriájára, SGS modellre nagyon érzékeny. Ha turbulens a belépés: Nincs lamináris turbulens átmenet. A belépésnél a turbulens nyíróréteg jellemzői határozzák meg a szabadsugár fejlődését a közeltérben.

22 Köszönöm a figyelmet!

23 Nagy örvény szimuláció Szűrt kontinuitás: Szűrt mozgás egy.: deviátor részét kell modellezni: időfüggő 3D megoldás kell! Az inkompressziblis nagy örvény szimuláció leíró egyenletei: Hálóméret alatti (SGS) modellek: Smagorinsky modell (SM): Dinamikus Smagorinsky modell (DSM): Ahol a jellemző szűrőméret: A modell konstans C s =konst. térben és időben állandó A modell konstans a felbontott turbulencia spektrumából teszt szűrés segítségével számított, így C s változó térben és időben

24 A számítás erőforrásigénye Rövid háló 1 szimuláció –2db AMD processzor: 2 nap Ta=115.2 D/U Hosszú háló 1 szimuláció: –3db AMD processzor: 5 nap Ta=405 D/U Felhasznált számítási erőforrás összegezve: –1 processzorra vetítve: 4900h (~6.8 hónap) –Linux cluster: Falióraidő: 1-4 processzor 2720h (~3.7 hónap) Memória: 8.6 Tb

25 Önhasonlóság Az átlagsebesség profilok kb.: x/D=6-tól önhasonlóak


Letölteni ppt "Hengeres szabadsugár közelterének nagy-örvény szimulációja Tóth Péter Konzulens: Lohász Máté Márton Bíráló: Régert Tamás."

Hasonló előadás


Google Hirdetések