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Hallo Leute,

ich arbeite grade an einer Simulation des Strömungsvorganges in und nach einer Lavaldüse. Ich verwende dazu Fluent 6.2.16! Hat jemand eine Idee wie ich den Freistrahl nach der Düse darstellen könnte?! Die Strömung in der Düse hab ich schon berechnet. Wobei ich mir da auch nicht sicher bin ob die Ergebnisse stimmen, da aus Messungen (Staudruck) an der reellen Düsen wesentlich geringere Geschwindigkeiten bestimmt wurden. Es ist nun die Frage ob die Messung oder die Berechnung falsch ist. Bei den Messungen wurde eine spezielle Formel verwendet die für Mach größer 1 gilt. Bei der Berechnung habe ich mit idealem Gas, gekoppeltem Solver, K-epsilon- Modell gerechnet, RB: pressure in- und outlet etc.!

Hat jemand eine Idee was ich in der Berechnung nicht beachtet haben könnte??
Wie kann ich einen Freistrahl im Anschluss an eine Düse darstellen??

Danke euch im vorraus und Grüsse aus Berlin

Micha

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Hallo Micha,

bei einer Lavaldüse (wenn sie richtig arbeitet) liegt in der Düsenmündung Umgebungsdruck und Ma größer 1 vor. Falls sie nicht richtig arbeitet, also nicht den idealen Konturverlauf aufweist, stellt sich ein anderer Druck in der Mündung ein und der Strahl expandiert nach oder verdichtet sich.
s. http://www.dhcae.de/SER_CFD_EXP3.htm
Ich habe damals mit RAMPANT rechnet, Rampant ist jetzt der gekoppelte Solver in Fluent. Messungen und Experiment passen trotz der starken Stöße eigentlich recht zu zusammen. Bei Messungen kam bei uns eigentlich nur mit LDA etwas sinnvolles heraus. Das lag aber auch daran, dass wir die Stöße auflösen wollten, die sich bei ein einer konvergent zulaufenden Düse ergeben. Das Problem bei den Messgeräte in der Strömung in Überschallströmungen ist immer, das sich vor dem Messgerät ein Stoß aufbaut und man auf den Zustand vor dem Stoß zurückrechnen muß. Wenn man nicht genau weiß, ob die Düse richtig arbeitet, kann das problematisch sein. Deine Randbedingungen sehen schon mal ganz gut aus. Wichtig ist allerdings das Gitter zu adaptieren, falls Stöße auftreten. K-eps Modell berechnet die Kernlänge eines "normalen" turbulenten Freistahls i.d.R. zu kurz (so ca. 10% wenn ich mich richtig erinnere). Dann gibt es es noch eine Korrektur um Kompressibiltätseffekte in den Turbulenzgleichungen zu berücksichtigen nach Sarkar. Die ist aber meines Wissens standardmäßig in Fluent eingeschaltet, wenn die Strömung kompressibel ist. Welche CFL-Zahl verwendest Du denn?
Im übrigen haben wir hier auch ein Fluent-Forum...

Gruss

Ulrich

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Dr.-Ing. Ulrich Heck
ulrich_heck@dhcae.de
http://www.dhcae.de

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Hallo,

die Korrektur nach Sarkar wird immer moduliert wenn kompressibel gerechnet wird, ich hab grad nachgeschaut. Ich rechne im Moment mit einer Courant Zahl von 3.
Ist es eigentlich ausreichend mit idealem Gas zu rechnen oder sollte mit reales Gas gerechnet werden, wenn ja dann wie? Außerdem rechne ich mit einem 2D- Modell, welches ich aber als Achsensymmetrisch definiert habe. Als Gitter habe ich ein Blockstrukturiertes Gitter generiert um so die entsprechenden Gebiete von vornherein fein vernetzt zu haben. Wie kann ich aber die Düse und den Freistrahl zusammen simulieren. Ich habe es mit einer großen Umgebung mit der Randbedingung Pressure Far Field versucht. Dabei muss man aber eine Machzahl vorgeben, diese weiss ich zum einen nicht und zum anderen entsteht dabei eine Strömung im gesamten Gebiet, die aber in der Realität nicht vorhanden ist. Kann man irgendwie ein Gebiet erstellen in dem nur Druck vorhanden ist (z.B.: Umgebungsdruck) oder gibt es andere Möglichkeiten den Freistrahl darzustellen?
Die Messungen habe ich mit einem Staurohr gemacht, bei der Berechnung der Geschwindigkeit wird aber der Effekt des Verdichtungsstoßes berücksichtigt, die Formel ist speziell für Ma>1 ausgewiesen (Lit.: H. Eckelmann: Einführung in die Strömungsmesstechnik, Teubner Verlag). Die Ergebnisse können natürlich trotzdem falsch sein, ich werde mal versuchen eine Messung mit der LDA Methode durchzuführen. Messgeräte sind ja nicht immer so leicht zu besorgen.
Das Fluent- Forum kannte ich noch nicht, werde aber den nächsten Beitrag dort stellen!

Gruss Micha

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