Наладочные опыты для проведения совместного физического и численного эксперимента

Гайсин Айнурт Альбертович

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Российский государственный аграрный университет – МСХА имени К. А.Тимирязева», г. Москва, Россия

Аннотация:

Настоящая работа посвящена проведению наладочных опытов с целью проверки приемлемости математической модели, расчетной сетки и граничных условий при численном моделировании течения жидкости в гидродинамических регуляторах расхода. Верификация численного эксперимента проводилась при помощи лабораторных исследований. Физический эксперимент был выполнен в зеркальном гидравлическом лотке. Замеры местных скоростей в выходном сечении диффузора производились в контрольных точках при помощи оттарированной трубки Прандтля-Пито. Численное моделирование производилось в STAR-CMM+. Модель основана на трехмерных нестационарных уравнениях Рейнольдса. Турбулентность моделировалась стандартной k-ε моделью. Метод расчета – неявный. Моделирование свободной поверхности течения производилась с применением двухфазного взаимодействия VOF с гравитационной составляющей. Граничными условиями были приняты гидростатическое давление для входного и выходного сечения экспериментальной модели, скорости на внутренних стенках модели, которые принимались равными нулю, и абсолютная шероховатость всех поверхностей. Результаты значение местных скоростей показали хорошее совпадение с экспериментальными значениями. В результате исследований подтверждена эффективность проведения совместного физического и численного эксперимента, позволяющая существенно сократить количество модельных исследований. Анализ результатов значений, полученных при численном и физическом экспериментах, позволил сделать вывод, что численное моделирование хорошо согласуется с эксперименталь ными данными с погрешностью менее 5 %. В результате проведения физического эксперимента доказана правильность моделирования течения жидкости в диффузорах при выходе потока в нижний бьеф в программном комплексе STAR-CCM+.

Ключевые слова:

Гидродинамический регулятор, диффузор, скорость, численное моделирование, STAR-CCM+.