О влиянии структуры пространственной сетки на результаты численного моделирования ударной волны в задаче обтекания трехмерной модели


Просмотр статьи
PDF, 957,8 КБ

On the influence of a spatial grid structure on numerical simulation of a shock wave in a flow around 3D model

The influence of 3D spatial grid structure on a quality of the numerical modeling of viscous compressible gas flow at Mach number equal to 3 near a forward-facing part of a rectangular cylinder is demonstrated. The obtained results show that the grid structure produces critical effects on the shape and the intensity of the head shock wave, which can exceed the influence of other numerical effects. The calculations are performed using a finite volume method implemented for regularized or quasi-gasdynamic equations.

shock wave modeling, quasi-gas-dynamic algorithm, grid structure

DOI: http://doi.org/10.33257/PhChGD.20.1.796


Том 20, выпуск 1, 2019 год



Демонстрируется влияние структуры трехмерной пространственной сетки на качество численного решения в задаче об обтекании торцевой части прямоугольного параллелепипеда потоком вязкого сжимаемого газа при числе Маха, равном 3. Из полученных результатов следует, что структура сетки оказывает определяющее влияние на форму и интенсивность головной ударной волны, которое может превосходить влияние других сеточных эффектов. Расчеты выполнены с применением метода конечного объема, выписанного для регуляризованных, или квазигазодинамических, уравнений.

моделирование ударных волн, квазигазодинамический алгоритм, структура вычислительной сетки

DOI: http://doi.org/10.33257/PhChGD.20.1.796


Том 20, выпуск 1, 2019 год



1. А. Л. Железнякова, С. Т. Суржиков. Применение метода расщепления по физическим процессам для расчета гиперзвукового обтекания пространственной модели летательного аппарата сложной формы // Теплофизика высоких температур. 2013. Т. 51. № 6. С. 897–911.
2. А. Л. Железнякова, С. Т. Суржиков. На пути к созданию модели виртуального ГЛА. I. – М.: ИПМех РАН, 2013. 160 c.
3. А. Л. Железнякова, С. Т. Суржиков. Построение пространственных неструктурированных сеток на NURBS-поверхностях сложных изделий авиационной и ракетно-космической техники методом молекулярной динамики // Физико-химическая кинетика в газовой динамике. 2014. Т.15, вып. 1. http://chemphys.edu.ru/issues/2014-15-1/articles/108/12/
4. E.M. Houtman, W.J. Bannink, B.H. Timmerman. Experimental and Computational Study of a Blunt Cylinder-Flare Model in High Supersonic Flow // Delft: Delft University of Technology. 1995. Report LR-796.
5. B.N. Chetverushkin. Kinetic Schemes and Quasi-Gas Dynamic System of Equations. Barselona: CIMNE. 2008.
6. T.G. Elizarova. Quasi-Gas Dynamic Equations. Dordrecht: Springer. 2009. IBSN 978-3-642-0029-5.
7. Ю.В. Шеретов. Регуляризованные уравнения гидродинамики. Тверь: Тверской государственный университет. 2016. 222 с. Yu. V. Sheretov. Regularized Hydrodynamic Equations, Tver State University, 2016, 222 pp. elibrary.ru/item.asp?id=30097584 (in Russian).
8. Т. Г. Елизарова, И. А. Широков. Регуляризованные уравнения и примеры их использования при моделировании газодинамических течений. М.:–МАКС Пресс. 2017. 136 с. https://elibrary.ru/item.asp?id=29352202 T.G. Elizarova, I.A. Shirokov. Regularized equations and examples of their use in the modeling of gas-dynamic flows.
9. И. А. Широков, Т.Г. Елизарова. Компьютерное моделирование обтекания модели сверхзвуковым потоком вязкого сжимаемого газа на основе квазигазодинамического алгоритма // Физико-химическая кинетика в газовой динамике. 2017. Т. 18, вып. 2. http://chemphys.edu.ru/issues/2017-18-2/articles/721/ I. A. Shirokov, T. G. Elizarova. Computer simulation of the supersonic flow of a viscous compressible gas around a model body on the basis of the quasi-gas-dynamic algorithm. // Physical-Chemical Kinetics in Gas Dynamics. 2017. Vol. 18, iss. 2. http://chemphys.edu.ru/issues/2017-18-2/articles/721
10. T.G. Elizarova, I. A. Shirokov. Artificial dissipation coefficients in regularized equations of supersonic aerodynamics // Doklady Mathematics. 2018. Vol. 98, No 3. P. 648–651.
11. Ю.В. Туник. Проблемы численного моделирования на основе некоторых модификаций схемы Годунова // Физико-химическая кинетика в газовой динамике 2018. Т. 19, вып. 1. http://chemphys.edu.ru/issues/2018-19-1/articles/701/
12. TetGen: A quality tetrahedral mesh generator. http://tetgen.berlios.de/
13. Т. А. Кудряшова, С. В. Поляков, А. А. Свердлин. Расчет параметров течения газа вокруг спускаемого аппарата // Математическое моделирование. 2008. 20:7. С. 13–22. T. A. Kudryashova, S. V. Polyakov, A. A. Sverdlin. Calculation of gas flow parameters around reentry vehicle // Matem. Mod. 2008. 20:7. P. 13–22; Math. Models Comput. Simul. 2009. 1:4. P. 445–452 .
14. K-100 System, Keldysh Institute of Applied Mathematics RAS, Moscow; Available at http://www.kiam.ru/MVS/resourses/k100.htm