Numerische Untersuchung transsonischer Strömungen realer Gase:
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| Language: | German |
| Published: |
Düsseldorf
VDI-Verl.
1996
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| Series: | Verein Deutscher Ingenieure: [Fortschritt-Berichte VDI / 7]
288 |
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| adam_text | Titel: Numerische Untersuchung transsonischer Strömungen realer Gase
Autor: Leidner, Peter
Jahr: 1996
FORTSCHRITT- BERICHTE VM Dipl.-Ing. Peter Leidner, Annweiler am Trifels Numerische Untersuchung transsonischer Strömungen realer Gase Reihe 7 : Strömungstechnik Nr. 288 VM VERLAG
Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung 1 1.1 Problemstellung..................................... 1 1.2 Literaturübersicht..................................... 2 1.3 Zielsetzung....................................... 6 2 Theorie 7 2.1 Erhaltungsgleichungen................................. 7 2.2 Zustandsgleichungen.................................. 7 2.2.1 Zustandsgleichung von van der Waals..................... 9 2.2.2 Zustandsgleichung von Redlich und Kwong.................. 11 2.2.3 Zustandsgleichung von Martin und Hou.................... 13 2.3 Eindimensionale Theorie................................ 14 2.4 Der senkrechte Stoß................................... 20 2.5 Transsonische Strömungen............................... 22 2.5.1 Senkrechter Stoß an einer gekrümmten Wand................. 24 2.5.2 • Stabilität schiefer Stöße ............................ 25 2.5.3 Polynomlösung für die Lavaldüse....................... 27 2.5.4 Guderleyschnabel................................ 31 2.5.5 Kopfwellenabstand............................... 33 3 Numerisches Verfahren 34 3.1 Finite-Volumen-Methode ............................... 34 3.1.1 Verfahren von Jameson............................. 36 3.1.2 Andere Verfahren................................ 37 3.1.2.1 Verfahren von van Leer....................... 37 V
3.1.2.2 Verfahren von Roe.......................... 37 3.1.2.3 Verfahren von Harten, Lax und van Leer.............. 38 3.1.3 Zeitintegration................................. 38 3.1.4 Konvergenzbeschleunigung.......................... 38 3.1.4.1 Lokaler Zeitschritt.......................... 38 3.1.4.2 Mehrgittermethode und Mehrebenenmethode............ 39 3.1.4.3 Residuenmittelung.......................... 39 3.1.5 Anfangsbedingung............................... 40 3.1.6 Randbedingungen ............................... 40 3.1.6.1 Feste Wand ............................. 40 3.1.6.2 Eintritt................................ 40 3.1.6.3 Austritt................................ 40 3.1.6.4 Freifeldrand............................. 41 3.1.6.5 Vor-und Nachlauf bei Gitterströmungen.............. 42 3.2 Rechengitter........................... 42 3.3 Programmbeschreibung................................. 44 3.3.1 Implementierung und Programmablauf.................... 44 3.3.2 Verifikation und numerischer Fehler...................... 44 3.3.2.1 Profilumströmung: NACA-0012 Profil............... 44 3.3.2.2 Senkrechter Stoß: Vergleich Theorie — Numerik.......... 47 3.3.2.3 Relativer Fehler der Totalenthalpie................. 47 4 Ergebnisse 49 4.1 Düsenströmung..................................... 49 4.1.1 Düsenströmung mit Ruhezustand 01, a .................... 49 4.1.2 Düsenströmung mit Ruhezustand 01, c..................... 51 4.1.3 Düsenströmung mit Ruhezustand 01, d .................... 57 4.1.4 Düsenströmung mit Ruhezustand zwischen 01, c und 01, d .......... 63 4.1.5 Düsenströmung mit Ruhezustand 01, ƒ .................... 65 4.2 Profilumströmung.................................... 66 4.2.1 Profilumströmung mit Ruhezustand 01, a ................... 66 4.2.2 Profilumströmung mit Ruhezustand 01, d ................... 71 VI
4.2.3 Profilumströmung mit Ruhezustand 01, ƒ................... 77 4.2.4 Druckwiderstand................................ 80 4.3 Gitterströmung..................................... 82 4.3.1 Nichtklassisches Verhalten an der Schaufelhinterkante............ 83 4.3.2 Variation der Geometrie bei Unterschallanströmung.............. 85 4.3.3 Nichtklassisches Verhalten an der Schaufelvorderkante............ 87 4.3.4 Variation der Geometrie und des Anströmzustandes bei Überschallanströmung 87 4.3.5 Umströmung einer Turbinenschaufel — VKI Profil.............. 92 5 Zusammenfassung und Ausblick 94 5.1 Zusammenfassung ................................... 94 5.2 Ausblick......................................... 95 Literatur 95 VII
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