Numerické (CFD) výpočty v aerodynamice AERODYNAMIKA Numerické (CFD) výpočty v aerodynamice Letecký ústav FSI VUT BRNO Ing. Robert POPELA, Ph.D. Ing. Petr DOUPNÍK AERODYNAMIKA VÝPOČTOVÁ CVIČENÍ

AERODYNAMIKA VÝPOČTOVÁ CVIČENÍ Úvod Problém 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 AERODYNAMIKA VÝPOČTOVÁ CVIČENÍ

Teoretický přehled - + 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 : Proměnné Současné řešení rovnice kontinuity, pohybových rovnic a rovnice energie Řešení rovnic pro turbulenci - + Dosaženo kriteria konvergence ? Výsledky ??? AERODYNAMIKA VÝPOČTOVÁ CVIČENÍ

AERODYNAMIKA VÝPOČTOVÁ CVIČENÍ Teoretický přehled Pojmy : Doména = výpočtová oblast Okrajová podmínka - Inlet - Outlet - Symmetry - Pressure far field Síť - plošná - objemová - stukturovaná - nestrukturovaná AERODYNAMIKA VÝPOČTOVÁ CVIČENÍ

AERODYNAMIKA 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 AERODYNAMIKA VÝPOČTOVÁ CVIČENÍ

AERODYNAMIKA VÝPOČTOVÁ CVIČENÍ Teoretický přehled 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“ AERODYNAMIKA VÝPOČTOVÁ CVIČENÍ

AERODYNAMIKA VÝPOČTOVÁ CVIČENÍ Praktický postup Geometrie Geometrie Doména + diskretizace Řešení Výsledky ??? AERODYNAMIKA VÝPOČTOVÁ CVIČENÍ

Ukázky prakticky řešených aplikací Obtékání soupravy rychlovlaku (vliv bočního větru) : Obtékání trupu dopravního letounu L-610 (vliv úhlu náběhu a vybočení) : AERODYNAMIKA VÝPOČTOVÁ CVIČENÍ

Ukázky prakticky řešených aplikací Obtékání profilů (vliv námrazy) : Obtékání profilů (studie profilu s klapkou) : AERODYNAMIKA VÝPOČTOVÁ CVIČENÍ

Ukázky prakticky řešených aplikací Obtékání profilů (tlakové rozložení): Obtékání konfigurace křídlo-trup malého doprav. letounu – vliv vychýlení vztlak. klapek, podvozku, spoileru : AERODYNAMIKA VÝPOČTOVÁ CVIČENÍ

Ukázky prakticky řešených aplikací Obtékání konfigurace křídlo-trup malého doprav. letounu – vliv vychýlení vztlak. klapek, podvozku, spoileru : č. případu výpočet výpočet – uvážení vyvaž. vztlaku tunelové měření + korekce cL cD 1. 1,502 0,1989 1,382 1,453 0,1662 2. 1,530 0,1981 1,405 5. 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 - AERODYNAMIKA VÝPOČTOVÁ CVIČENÍ

AERODYNAMIKA VÝPOČTOVÁ CVIČENÍ Praktický příklad AERODYNAMIKA VÝPOČTOVÁ CVIČENÍ