Önálló feladat #2: Szárny körüli áramlás
A feladatban egy szabadon választott műszaki alkalmazáshoz (pl: szélturbina, modell repülőgép stb.) kell szárnyprofilt választani és ennek megfelelőségét CFD szimulációval ellenőrizni.
A szárnyprofilok geometriai adatait a http://aerospace.illinois.edu/m-selig/ads/coord_database.html oldalról lehet letölteni. (ellenőrizze, hogy a választott szárnyprofilhoz találhatóak-e mérési eredmények a http://www.airfoildb.com/foils/list oldalon). Az adatsor elejére be kell szúrni egy sort amely a pontok számát tartalmazza, és hogy hány görbével szeretnénk a pontokat összekötni (1), majd tabulátorral elválasztott formában elmentve az adatsor ICEM CFD-be beolvasható. (1. ábra) A szárny kilépő éle egy fél körívvel közelíthető. (2. ábra) A számítások konvergenciáját mindig ellenőrizze valamilyen fizikai jellemző változásán keresztül!
1. ábra: példa az adat filera
2.ábra: Kilépő él
1. Részfeladat (5 pont)
Rajzoljon a szárny köré az 3. ábrán láthatóhoz hasonló számítási tartományt, ügyeljen arra, hogy a be- és kilépő peremek a szárnyprofiltól megfelelő távolságban helyezkedjenek el. A számítás tartományra készítsen három eltérő elem számú C-típusú hálót, ügyelve a szárny közeli részek megfelelő felbontására. Az eredmények összehasonlíthatósága érdekében ügyeljen arra, hogy mindhárom háló esetében azonos legyen az elemek oldalviszonya és szögei bármely kiválasztott pontban. A hálók elemszám-arányának megválasztásakor vegye figyelembe a Richardson-extrapoláció alkalmazhatóságát!
3. ábra: számítási tartomány
2. részfeladat (5 pont)
Végezzen hálófüggetlenségi vizsgálatot a különböző sűrűségű hálók segítségével. Áramló folyadékként válasszon összenyomhatatlan levegőt, sűrűségét állítsa 1 kg/m3-re, a belépőperem állítson be 1m/s x irányú belépő sebességet, a viszkozitást pedig úgy vegye fel, hogy a Re=100000 legyen (a jellemző méret a szárny húrhossza, 1 m).
3. részfeladat (6 pont)
Látogasson el http://www.airfoildb.com/foils/list oldalra, majd az Ön által választott szárnyprofilt és futtassa le a legnagyobb siklószámhoz tatozó esetet 3 különböző turbulencia modell alkalmazásával. (fali érdességmagasság legyen 0 m, a belépő turbulencia intenzitás 1%, hosszlépték 0.25 m). Vesse össze a mért és számított ellenállás- és felhajtóerőtényező értékeket, és ez alapján válassza ki a feladat megoldásra legalkalmasabb turbulencia modellt. A dimenziótlan mennyiségek számításhoz 1 m2 referencia felületet használjon.
4. részfeladat (4 pont)
Végezzen számítást a választott turbulencia modellel az Ön által választott műszaki alkalmazásban előforduló 4 különböző Reynolds-szám vagy megfúvási szög értékkel, szükség esetén (pl. átesés) váltson tranziens szimulációra. Hasonlítsa össze a különböző esetekre a nyomás változást a szívott és nyomott oldal mentén, a szárny körül kialakuló sebesség és nyomás mezőt.
5. részfeladat (5 pont)
Eredményeit és tapasztalatait foglalja össze egy .ppt formátumú dokumentumban, és töltse fel az oktató által kijelölt helyre.