Numerical method for supersonic turbulent jets
Numerical method for supersonic turbulent flows based on Navier-Stokes (Reynolds) full equation system has been developed. Steger-Warming flux vector splitting was used. Gauss-Seidel Line Relaxation (GSLR) method suggested by MacCormack was used to solve the system. Simulation of non-isobar jets in the wide range of Mach number (from 0 to 4) at the nozzle exit was carried out.
Разработана численная схема для расчета сверхзвуковых турбулентных течений в постановке полной системы уравнений Навье-Стокса (Рейнольдса). При представлении конвективных потоков использовалось расщепление Steger-Warming 1-го порядка аппроксимации. Для решения системы использовался метод Гаусса-Зейделя с линейной релаксацией, предложенный МакКормаком. Проведено расчетное исследование неизобарических струй в широком диапазоне изменения значений числа Маха на срезе сопла (от 0 до 4).
1. Fairweather M., Ranson K.R. Prediction of underexpanded jets using compressibility-corrected, two-equation turbulence models. Progress in Computational Fluid Dynamics, Vol. 6, Nos. 1/2/3, 2006.
2. An Evaluation of Parameters Influencing Jet. Mixing Using the WIND Navier-Stokes Code. NASA/TM—2002-211727. August 2002. pp.1-23
3. Калтаев А. Ж., Найманова А. Ж. Об одном численном методе расчета сверхзвуковых пространственных струй. Матем. моделирование, 2002, 14:12, 105–116
4. Молчанов А.М. Расчет сверхзвуковых неизобарических струй с поправками на сжимаемость в модели турбулентности. // Вестник Московского авиационного института, 2009г., т.16, No1, стр. 38-48.
5. MacCormack R.W. A New Implicit Algorithm for Fluid Flow. Proc. // AIAA 13th CFD Conference, Snowmass, Colorado, pp.112-119, 1997.
6. Steger J. and Warming R.F. Flux Vector Splitting of the Inviscid Gasdynamics Equations with Application to Finite Difference Methods. // NASA TN-78605, 1979.
7. MacCormack R.W. Current Status of Numerical Solutions of the Navier-Stokes equations. // AIAA Paper No. 85-0032, 1985.
8. Tysinger T., and Caughey D. Implicit Multigrid Algorithm for the Navier–Stokes Equations. // AIAA Paper 91-0242, Jan. 1991.
9. Schmidt W., Jameson A. Euler Solvers as an Analysis Tool for Aircraft Aerodynamics. // Advances in Computational Transonics, edited by W. G. Habashi, Pineridge, 1985, pp. 371-404.
10. Lau J.C., Morris P.J., Fisher M.J. Measurements in subsonic and supersonic free jets using a laser velocimeter. // J. Fluid Mech., 1979, vol. 63, part 1, pp. 1-27
11. J.M. Eggers. Velocity profiles and eddy viscosity distributions downstream of a Mach 2.22 nozzle exhausting to quiescent air. // NASA TN D-3601, 1966.
12. Теория турбулентных струй. Под ред. Г.Н.Абрамовича. М. Наука, 1984, 720 с.
13. Keysar L., Degani D. Numerical Investigation of Axisymmetric Compressible Turbulent Jets. // AIAA Paper 2004-1107, p.1-25.
14. Сафронов А.В., Хотулев В.А. Результаты экспериментальных исследований сверхзвуковых холодных и горячих струйных течений, истекающих в затопленное пространств. // Физико-химическая кинетика в газовой динамике. 2008 год, том 6. www.chemphys.edu.ru/article/129/
15. Сафронов А.В. Метод расчета струй продуктов сгорания при старте. // Физико-химическая кинетика в газовой динамике. 2006 год, том 4. www.chemphys.edu.ru/media/files/2006-10-23-001.pdf
16. Eggers J.M., Torrence M.G. An experimental investigation of the mixing of compressible air jets in a coaxial configuration. // NASA TN D-5315, July 1969.
17. Chauveau C., Davidenko D.M., Sarh B., Gökalp I., Avrashkov V, Fabre C. PIV Measurements in an Underexpanded Hot Free Jet. // 13th Int Symp on Applications of Laser Techniques to Fluid Mechanics.Lisbon, Portugal, 26-29 June, 2006. Paper No 1161.
