SZAKDOLGOZAT VIRÁG DÁVID

Átírás

1 SZAKDOLGOZAT VIRÁG DÁVID 2010

2 Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Gépészmérnöki Kar Áramlástan Tanszék SZÁRNY KÖRÜLI TURBULENS ÁRAMLÁS NUMERIKUS SZIMULÁCIÓJA NYÍLT FORRÁSKÓDÚ SZOFTVERREL VIRÁG DÁVID SZAKDOLGOZAT Konzulens: Nagy László, egyetemi tanársegéd BUDAPEST, 2010

3 Nyilatkozat Alulírott Virág Dávid, a Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem hallgatója kijelentem, hogy ezt a szakdolgozatot meg nem engedett segítség nélkül, saját magam készítettem, és a szakdolgozatomban csak a megadott forrásokat használtam fel. Minden olyan részt, amelyet szó szerint, vagy azonos értelemben, de átfogalmazva más forrásból átvettem, a forrás megjelölésével egyértelműen megjelöltem. Budapest, december 10. Virág Dávid

4 Tartalomjegyzék 1. Bevezetés Szakdolgozat ismertetése Feladat részletezése Felhasznált eszközök OpenFOAM OpenFOAM és Fluent összehasonlítása Áramlások numerikus szimulációja Véges térfogatok módszere CFD elmélet Numerikus szimulációs szoftver alkalmazásának lépései Lamináris és turbulens áramlások Reynolds-féle kísérlet Turbulencia modellezése Határréteg, univerzális faltörvény RAF6-E szárnyprofil Szárnyra ható erők Szárny körüli áramlás numerikus szimulációja Futtatási paraméterek Felhasznált parancsok Numerikus háló Háló felépítése Blokkstruktúra O-háló Kritikus területek Falfüggvény Courant-Friedrichs-Lewy szám Átfolyási szám Peremfeltételek... 35

5 3. OpenFOAM - Fluent szimuláció összehasonlítása Erőtényezők Pillanatnyi értékek Átlagolás és RMS Átlagolt értékek RMS Átlagos fali nyírófeszültség Sémák összehasonlítása LinearUpwind Erőtényezők ,3 s Pillanatnyi értékek ,4 s Pillanatnyi értékek Átlagolt értékek RMS Átlagos fali nyírófeszültség Linear Erőtényezők ,3 s Pillanatnyi értékek ,4 s Pillanatnyi értékek Átlagolt értékek RMS Átlagos fali nyírófeszültség Upwind Erőtényezők ,3 s... 61

6 Pillanatnyi értékek ,4 s Pillanatnyi értékek Átlagolt értékek RMS Átlagos fali nyírófeszültség MUSCL Erőtényezők ,3 s Pillanatnyi értékek ,4 s Pillanatnyi értékek Átlagolt értékek RMS Átlagos fali nyírófeszültség QUICK Erőtényezők ,3 s Pillanatnyi értékek ,4 s Pillanatnyi értékek Átlagolt értékek RMS Átlagos fali nyírófeszültség Összefoglalás Summary... 72

7 Jelölések jegyzéke Latin betűk Jelölés Megnevezés Mértékegység A Szárny alapterülete [m 2 ] c Húrhossz [m] c e Ellenállástényező [1] c f Felhajtóerő-tényező [1] CFL Courant-Friedrichs-Lewy szám [1] F e Ellenálláserő [N] F f Felhajtóerő [N] FTN Átfolyási szám [1] L Vizsgált tartomány hossza [m] N x Áramlási irányú cellaszám [1] N y Áramlásra merőleges irányú cellaszám [1] Re Reynolds-szám [1] t flow Áramlás kezdete óta eltelt idő [s] u* Súrlódási sebesség [m/s] U ref Megfúvás átlagsebessége [m/s] U ref,x Megfúvás áramlás irányú komponensének átlagsebessége [m/s] U ref,y Megfúvás áramlásra merőleges irányú komponensének átlagsebessége [m/s] u RMS Fluktuáció [1] v Megfúvási sebesség [m/s] y Faltávolság [m] y + Dimenziótlan faltávolság [1]

8 Görög betűk Jelölés Megnevezés Mértékegység α Állásszög [ ] t Időlépés [s] x Cella méret x irányban [m] y Cella méret y irányban [m] µ Dinamikai viszkozitás [kg/ms] ν Kinematikai viszkozitás [m 2 /s] ρ Közeg sűrűsége [kg/m 3 ] τ Átlagos fali nyírófeszültség [Pa] τ w Fali csúsztatófeszültség [Pa]