Следующая статья посвящена сравнению эталонного исследования, проведенного Технологическим университетом Граца в Австрии [1] с помощью имитационного моделирования, выполненного в RWIND.
В рамках исследования кубоид был проанализирован в ходе испытания в аэродинамической трубе на предмет распределения давления. Затем тест был переработан в ABAQUS и ANSYS, и результаты были сравнены.
Как продольный, так и поперечный поток были проанализированы с использованием каждого из двух профилей потока. Поскольку результаты обоих профилей ветра очень похожи, для сравнения была выбрана только более высокая скорость на входе.
Как и в контрольном исследовании, значения Cp оценивались на вертикальной центральной линии для продольного и поперечного потока. В эксперименте использовались данные датчиков центральных радиозондов. Ниже приведены результаты для сравнения. Точки кривых из эталонного исследования были считаны инструментом ENGAUGE Digitizer и, следовательно, не связаны друг с другом.
Прежде всего, можно увидеть, что все три плотности сетки хорошо коррелируют в RWIND. Поэтому более плотная сетка не рекомендуется. Три моделирования, выполненные в RWIND, по-видимому, лучше подходят для экспериментальных тестов, чем моделирование в ABAQUS и ANSYS. Отклонение от двух других решателей очень велико, особенно на средней высоте тестового объекта.
Увеличение значений Cp ' по направлению к земле заметно в ABAQUS и ANSYS. Эксперимент не может подтвердить это из-за отсутствия датчиков, размещенных в этой области, но результаты кажутся физически нелогичными. Однако RWIND не показывает эту аномалию. В целом, RWIND, кажется, лучше соответствует значениям Cp эксперимента, несмотря на более простые функции подхода и, следовательно, меньшие вычислительные затраты.
В отношении продольного обтекания такие же выводы можно сделать и для поперечного обтекания. Результаты сравнения ближе к экспериментальному эталону, чем для продольного потока, но результаты RWIND показывают сравнительно хорошее совпадение. Здесь снова видна аномалия кривых Cp у земли.
В дополнение к оценке по вертикальной центральной линии, сравнение предоставляет изображения в ложных цветах для тензора значений Cp. Поэтому рекомендуется сравнить распределение Cp на различных поверхностях.
Изображения экспериментального теста следует рассматривать с осторожностью. Из-за относительно грубого распределения датчиков давления отображение линий уровня является скорее предположением, чем измерением. Реальное значение Cp, вероятно, будет значительно ниже на краях, поскольку в этой критической области нет зондов.
Обратите внимание, что в отображении результатов RWIND доступно только половину того количества дискретных диапазонов значений цвета, как в ABAQUS и в экспериментальном анализе, поэтому необходимо визуально сравнивать меньшее количество цветов, чем соответствующие диапазоны значений. Кроме того, для наглядности ниже используется только симуляция ANSYS эталонного исследования. ANSYS, как правило, дает лучшие результаты, но в целом результаты гораздо более схожи, чем, например, у ABAQUS и RWIND.
Для продольного обтекания лицевой стороны выводы из графиков средней линии подтверждаются. Моделирование RWIND, кажется, достигает определенных значений Cp в определенной области лучше, чем ANSYS, но распределение очень похоже на всех образцах изображений.
Увеличение значений на земной поверхности на изображении ANSYS, описанное выше, также показано здесь и не подтверждено ни экспериментом, ни RWIND.
Опять же, также заметно, что во всех моделях значение Cp резко уменьшается по направлению к краю объекта, но не в эксперименте. Разница, вероятно, связана с отсутствием датчиков в этой области.
В целом, моделирование стороны нагнетания в RWIND очень убедительно, особенно с учетом относительно небольших ресурсов и усилий по моделированию по сравнению с другими программами.
Для стороны всасывания тенденции на стороне нагнетания не сохраняются. Хотя распределение уровней значений Cp в RWIND немного лучше соответствует моделированию, чем моделирование ANSYS, конкретные значения значительно ниже. За исключением края на стороне потока, распределение уровней в RWIND имеет тенденцию лучше соответствовать тестам, чем ANSYS. В обоих расчетах CFD локальные минимумы находятся на переднем крае, но явно сконцентрированы в ANSYS и распределены по определенной области в RWIND. В ANSYS он составляет около -1,2, тогда как RWIND снова значительно ниже - -2,47. Здесь ANSYS наглядно демонстрирует более физическое поведение. В конце противоположной стороны потока ' эта тенденция меняется на противоположную. Здесь значения RWIND и ABAQUS ниже значений тестов. Опять же, это наблюдение сомнительно из-за распределения зонда давления. Минимум Cp в наземной зоне моделирования ANSYS следует уже описанной тенденции.
В целом, RWIND, кажется, дает худшие результаты, чем ANSYS или ABAQUS на сторонах, где преобладает всасывание. Возможно, более простой элементный подход может быть ответственным. Например, анализ нестационарного потока в RWIND может решить проблему явно завышенных площадей всасывания.
Фактически, результаты моделирования нестационарного потока RWIND ' намного лучше. Как распределение уровней, так и значения точек показывают хорошее соответствие испытаниям в аэродинамической трубе. Однако сравнительная оценка с использованием ANSYS не имеет смысла, поскольку там доступна стационарная модель потока.
Для задней стороны, представляющей собой другую зону всасывания, различия еще больше. В то время как ANSYS и тесты показывают хорошее соответствие, RWIND вычисляет значительно более низкие значения Cp и распределяет их, в зависимости от количества, выше, чем два других изображения. Здесь опять же, расчет нестационарного потока дает значительно лучшие результаты, сравнимые с ANSYS, но это не было предметом сравнения.
Знания, полученные при сравнении изображений в условных цветах, показывающих продольные потоки, также применимы к поперечному потоку. Сравнительные изображения бокового потока показаны ниже, но не описываются подробно из-за дублирования.
.png?mw=350&hash=a9341df5ec72cfc220da62b9a5805c34e3e69336)
