下面的文章通过在 RWIND 中进行模拟模拟,与奥地利格拉茨工业大学 [1] 进行的参考研究进行比较。
摘要: 然后,在 ABAQUS 和 ANSYS 中对该试验进行了建模,并对结果进行了比较。
不仅使用了两种流动剖面,还对纵向和横向流进行了分析。 因为两个风廓线的结果非常相似,所以只选择较大的入口风速进行比较。
与参考研究一样,对纵向和横向流的垂直中心线上的 Cp 值进行了评估。 实验中使用了中央探空仪的传感器数据。 下面给出结果作为对比。 参考研究的曲线点是由ENGAUGE数字化仪工具读取的,因此彼此之间没有连接。
首先,可以看出所有三个网格密度在 RWIND 中都有很好的相关性。 因此,网格不可取。 在 RWIND 中进行的三种模拟似乎比在 ABAQUS 和 ANSYS 中进行的模拟更好地达到了实验基准的要点。 与其他两个求解器的偏差非常大,特别是在测试对象的中间高度处。
在 ABAQUS 和 ANSYS 中可以明显地看到 Cp 值'随着地面的增加而增加。 由于在该区域没有放置传感器,所以无法通过实验进行确认,但这一结果似乎是不符合物理逻辑的。 但是,RWIND 不会显示该异常。 总的来说,尽管逼近函数更简单,计算量也更少,但 RWIND 似乎能更好地达到实验中的 Cp 值.
对于横向流动,可以得出相同的结论。 该对比分析的结果比纵向流更接近实验基准,但是与 RWIND 的结果拟合得较好。 在这里,我们再次可以在地面附近看到 Cp 曲线异常。
除了在竖向中线上的评估外,该比较还为 Cp 值张量提供了假色图像。 因此建议您对 Cp 在不同面上的分布进行比较。
应谨慎看待实验基准模型的图像。 由于压力传感器的分布相对较粗,所以所表示的水平线更多的是一种假设,而不是一种测量结果。 在边缘处 Cp 的真实值可能要小得多,因为在这个临界区域没有信号探测器。
需要注意的是,在 RWIND 中结果显示中和在实验分析中显示的离散颜色值范围只是[SCHOOL.INSTITUTION] 此外,为了清楚起见,下面只使用 ANSYS 模拟进行参考研究。 ANSYS 往往有更好的结果;但是总体来说,其结果比 ABAQUS 和 RWIND 等软件的结果相似得多。
对于正面的纵向流场,通过中线绘图得到的结果是正确的。 RWIND 模拟似乎比 ANSYS 更好地达到特定区域上的特定 Cp 值,但在所有示例图像中的分布非常相似。
此处也显示了上述的 ANSYS 图像中地面区域的值的增加,但该现象尚未被实验或 RWIND 所确认。
需要注意的是,在所有模拟实验中 Cp 值都在朝对象边缘急剧减小,而在实验中没有这种情况。 出现这种情况的原因可能是由于该区域没有安装传感器。
总的来说,RWIND 中压力面的模拟结果非常令人信服,特别是与其他软件相比,它占用的资源少,建模工作量少。
压力侧的趋势不会延续到吸力侧。 与 ANSYS 模拟相比,RWIND 中 Cp 值的水平分布更符合模拟,但实际值要低得多。 除了风流侧的边缘外,RWIND 中的水位分布比 ANSYS 更符合实验结果。 在两种 CFD 模拟中,局部最小值都在前缘,但在 ANSYS 中明显集中,在 RWIND 中分布在特定区域上。 在 ANSYS 中该值为 -1.2,而在 RWIND 中为 -2.47,也低得多。 ANSYS 可以清楚地显示更多的物理行为。 在流的末端,这种趋势直接反转。 这里 RWIND 和 ABAQUS 的值小于检验值。 然而,在这里由于压力探测器的分布,这种观察也是有问题的。 在 ANSYS 模拟的地面区域中 Cp 最小值遵循已经描述的趋势。
总的来说,在吸力占主导的一侧,RWIND 提供的结果似乎比 ANSYS 或 ABAQUS 差。 较简单的单元方法可能是负责的。 在 RWIND 中进行瞬态分析可以解决明显高估的吸力面积问题。
实际上,在 RWIND 的瞬态模拟中的结果要好得多。 无论是高度分布还是点值都显示与风洞试验非常一致。 但是使用 ANSYS 进行比较评估没有意义,因为那里有稳态流动模型。
背面是另一个吸力区域,差异甚至更大。 通过 ANSYS 和测试显示出很好的一致性,但 RWIND 计算出的 Cp 值比其他两幅图要低得多,并且根据其大小进行放大。 与 ANSYS 相比,瞬态计算也提供了更好的结果,但这不是这次比较的主题。
通过与显示纵向流动的假彩色图像进行比较得到的知识同样适用于横向流动。 下面是侧向流的对比图,由于放大了两张就不在详细说明了。