aerodynamika

1AERODYNAMIKA VÝPOČTOVÁ CVIČENÍ

AERODYNAMIKA

Numerické (CFD) výpočty v aerodynamice

Letecký ústav FSI VUT BRNO

Ing. Robert POPELA, Ph.D.

Ing. Petr DOUPNÍK

2AERODYNAMIKA VÝPOČTOVÁ CVIČENÍ

ÚvodProblém a požadavek na výpočet : určení integrálních sil, jejich působišť a rozložení tlaku

(např. aerostatické podklady pro statickou analýzu)

Vstup :

• Geometrie

• Okolní podmínky

Výstup :

• Rozložení tlaku

• Výsledné síly

• Působiště sil, příp. pouze momenty

3AERODYNAMIKA VÝPOČTOVÁ CVIČENÍ

Princip metody konečných objemů :

• Rovnice popisující proudění tekutiny : N-S, E

• Definice oblasti, tzv. domény, diskretizace domény na „kontrolní objemy“

• Integrace rovnic přes jednotlivé kontrol. objemy => algebraické rovnice pro jednotlivé proměnné

• Linearizace rovnic + řešení soustavy rovnic

Řešení iteračním postupem :

Teoretický přehled

Současné řešení rovnice kontinuity, pohybových rovnic a rovnice energie

Řešení rovnic pro turbulenci

Dosaženo kriteria konvergence ?

Proměnné

+- Výsledky ???

4AERODYNAMIKA VÝPOČTOVÁ CVIČENÍ

Teoretický přehledPojmy :

• Doména = výpočtová oblast

• Okrajová podmínka - Inlet

- Outlet

- Symmetry

- Pressure far field

• Síť - plošná

- objemová

- stukturovaná

- nestrukturovaná

5AERODYNAMIKA VÝPOČTOVÁ CVIČENÍ

Teoretický přehled

• Síť – adaptace

• Řešič - fyzikální modely

(stlačitelnost, turbulence, objemové síly,vícefázové proudění, pohyblivé SS)

- ovládání výpočtu

(diskretizace, akcelerace multigridem, CN, residual smoothing, paralelizace)

- monitorování výpočtu

- kriteria konvergence

6AERODYNAMIKA VÝPOČTOVÁ CVIČENÍ

Důležité principy a pravidla :

• Volba adekvátního řešiče

• Definice oblasti, okrajových podmínek, jejich kombinace

• Síť

• Konvergence

• „KRITIKA“ výsledků

Vždy platí : „Teoreticky od složitého k jednoduchému, výpočetně od jednoduchého k složitému“

Teoretický přehled

7AERODYNAMIKA VÝPOČTOVÁ CVIČENÍ

Praktický postup

Doména + diskretizace

Řešení

Geometrie

Výsledky ???

Geometrie

8AERODYNAMIKA VÝPOČTOVÁ CVIČENÍ

Obtékání soupravy rychlovlaku (vliv bočního větru) :

Obtékání trupu dopravního letounu L-610 (vliv úhlu náběhu a vybočení) :

Ukázky prakticky řešených aplikací

9AERODYNAMIKA VÝPOČTOVÁ CVIČENÍ

Obtékání profilů (vliv námrazy) :

Obtékání profilů (studie profilu s klapkou) :

Ukázky prakticky řešených aplikací

10AERODYNAMIKA VÝPOČTOVÁ CVIČENÍ

Obtékání profilů (tlakové rozložení):

Obtékání konfigurace křídlo-trup malého doprav. letounu – vliv vychýlení vztlak. klapek, podvozku, spoileru :

Ukázky prakticky řešených aplikací

11AERODYNAMIKA VÝPOČTOVÁ CVIČENÍ

Obtékání konfigurace křídlo-trup malého doprav. letounu – vliv vychýlení vztlak. klapek, podvozku, spoileru :

Ukázky prakticky řešených aplikací

č. případu výpočet výpočet – uvážení vyvaž.

vztlaku

tunelové měření + korekce

cL cD cL cL cD

1. 1,502 0,1989 1,382 1,453 0,1662

2. 1,530 0,1981 1,405 1,453 0,1662

5. 1,382 0,2137 1,388 1,500 0,2100

6. 0,361 0,0355 0,326 0,289 0,0366

7. 0,778 0,0584 0,752 0,719 0,0540

8. 0,897 0,1142 - - -

12AERODYNAMIKA VÝPOČTOVÁ CVIČENÍ

Praktický příklad