日常学习练手-喷管七种状态之四（换个内容0v0)

使用软件 pointwise
               CFX



受邀计算喷管 模型图如下

       1 在进口处加直管道防止进口回流；
       2 在出口处加直管道用于气流膨胀；

模型参数如下：
       进口直径50mm
       喉部直径10mm
       出口直径22mm
       总长：大约60mm




入口总压：P*
入口总温：3600K
出口静压：1 atm


计算太麻烦懒得写，总结如下(估值)：1 亚临界（喉部Ma<1）                                          P*<0.1068MPa
                                                            2 临界（马赫数在喉部最大且等于1）                    P*=0.1068MPa
                                                            3 超临界（扩张段有激波）                                    0.6Mpa>P*>0.1068MPa
                                                            4 超临界（正激波恰好在管口）                             P*=0.6Mpa
                                                            5 超临界（过膨胀，出口有斜激波）                      1.29MPa>P*>0.6Mpa
                                                            6 超临界（完全膨胀，即无激波也无膨胀波）       P*=1.29MPa
                                                            7 超临界（欠膨胀，出口有膨胀波）                      P*>1.29MPa
（懒不需要理由） 故只求以下四种工况：
                                                           P*=0.103、0.3、0.8、1.5   (单位MPa）

导入到cfx中，选择如下：
       1 选择单位mm，选择2d-planar：1.0
       2 稳态问题
       3 理想气体模型，参考压力为0。
       4 传热模型设置为总能量模型，湍流模型选择k-epsilon高速壁面换热模型。
       5 亚声速入口条件0.103MPa，总温3600K
       6 亚声速出口条件1atm，300K
       7 喷管用无滑移绝热壁面
       8 设置对称面和进出口的壁面
       9 均使用高阶精度，时间因子10.0，残差1e-4
       10 最大迭代次数200次

       11 每50次输出结果文件，输出最大马赫数
       12 建立两个监测点，观测速度值。
       13 运行求解器，选择双精度。

低速较好求解，104步收敛。最然残差图小于一数值，但是从监测点速度曲线来看尚未收敛，故在ccl中提高收敛精度到1e-6，时间因子增加到50，继续求解。

运行到457步残差收敛，监测点速度持平，认为结果已收敛。
后处理结果图如下：

换热模型增加viscous work term
更改入口压力为0.3MPa，
时间因子10，收敛残差1e-6
初值使用0.103MPa流场值，双精度模式

最大迭代400次，继续求解

543步收敛，后处理图如下：

期待

更改入口压力为0.8MPa，
时间因子10，收敛残差1e-5
初值使用0.3MPa流场值，双精度模式

最大迭代400次，继续求解

飞行棋狂魔：543步收敛，后处理图如下：回到原帖

终于如愿以偿看到马赫环

由于总压入口条件对初始值敏感，极难收敛，因此改用质量流量入口，0.004888kg/s,总压当做未知参数去求解。

去打球，走人。

回来更新，直接显示结果吧

这是进口流量0.009165kg/s ，求出来结果显示总压约等于1.55MPa
残差图比较有意思，而且从监测点上可以看到速度确实收敛。

最后发一个膨胀比较厉害的，质量流量是0.031kg/s，入口总压大概等于5MPa

网格不够大23333333

总结：1 质量流量比总压入口鲁棒性更好
          2 低速极好计算，马赫数越高越难以计算
          3 在背压确定的情况下，随着入口总压的增加，会逐渐出现七种状态。
          4 迭代出现残差时，增加时间因子，试试看能否使震荡减小。
          5 做完这个一共产生500MB文件 电脑要过劳死唉233333
          6 这七种状态有兴趣可以查气体动力学书籍，仅仅跟进口面积，出口面积，进口总压，出口总压有关，需查表计算

          7 总压增加后，网格不够大，不过懒得改了233333

最后膨胀的好屌哈哈哈哈！大神好厉害啊!好评~~

好评

厉害楼主，过来抱大腿

请教楼主，我这个用的是质量入口，压力出口，计算收敛后怎么只有3个激波，请问你用的那些计算公式可以发一份给我参考参考下不？

3个左右激波

xiaobai：3个左右激波回到原帖

试验了一下发现 使用k~e模型的激波环会少一些 而使用RNG k~e 或者realizable k-ε模型的激波要多很多个

       看起来不错，哈

   看着很厉害。

小管子喷得不错，哈

AC娘，是不是御姐，哈

  进来看看，哈哈哈 ,贼6

好东西，真不错。

传热模型设置为总能量模型北京快3，湍流模型选择k-epsilon上海快3高速壁面换热模型。

进来看看，哈哈哈

进来看看，嘿嘿。

感觉还可以吧，喷吧，小小管管。