CC BY
15Решетнеескцие чтения. 2015
Flight dynamics]. Moskow, Mashinostroenie, 1985, 360 p. (In Russ.)
2. Petunin V. I. [Synthesis of automatic control systems for aircrafts on the base of automatic restrictions of limiting parameters]. Izv. vuzov. Priborostroenie [Trans. Instrumentation]. 2010, vol. 53, № 10, p. 18-24. (In Russ.)
3. Petunin V. I., Neugodnikova L. M. [Application of logical algorithms for restriction of movement parameters of aircraft]. Materialy XVII Mezhdunar. nauch. konf. "Reshetnevskie chteniya" [Materials XVII Intern. Scientific. Conf "Reshetnev reading"]. Krasnoyarsk, 2013, p. 158-159. (In Russ.)
4. Petunin V. I. Abdullina E. Yu., Efanov V. N. Sistema avtomaticheskogo upravlenija uglom krena i ogranichenija uglovoj skorosti krena letatel'nogo appa-
rata [Automatic control system of bank angle and bank angular speed restriction of the aircraft]. Patent RF, no. 2430858, 2011.
5. Petunin V. I., Abdullina E. Yu., Efanov V. N. Sistema avtomaticheskogo upravlenija uglom tangazha i ogranichenija ugla ataki letatel'nogo apparata [Automatic control system of a corner of pitch and an angle of attack restriction of the aircraft]. Patent RF, no. 2434785, 2011.
6. Petunin V. I., Neugodnikova L. M. Sistema avtomaticheskogo upravlenija uglom kursa i ogranichenija normal'noj peregruzki letatel'nogo apparata [Automatic control system of a course corner and a normal overload restriction of the aircraft]. Patent RF, no. 2503585, 2014.
© neTyHHH В. H., 2015
УДК 004.942
ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ДОЗВУКОВОГО ТЕЧЕНИЯ В ПНЕВМАТИЧЕСКОМ КЛАПАНЕ
К. А. Романов*, Г. М. Макарьянц
Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С. П. Королева (Национальный исследовательский университет) Российская Федерация, 443086, г. Самара, Московское шоссе, 34
E-mail: [email protected]
При расчете течений газа в пневматическом клапане всегда существует вероятность получения искаженных результатов. В данной работе с целью оценки величины погрешности в зависимости от давления в клапане было использовано численное моделирование дозвукового течения в пакете программ Ansys Fluent. В результате было установлено, что наибольшая погрешность измерений наблюдается при наименьшем давлении в клапане, но при этом она не оказывает значительного влияния на весь расчет.
Ключевые слова: численное моделирование, пневматический клапан, дозвуковое течение, погрешность.
NUMERICAL MODELLING SUBSONIC CURRENT IN THE PNEUMATIC VALVE
K. A. Romanov*, G. M. Makaryants
Samara State Aerospace University 34, Moskovskoye shosse, Samara, 443086, Russian Federation. E-mail: [email protected]
There is always a probability of receiving the distorted results at calculation of gas currents in the pneumatic valve. In this work numerical modeling of a subsonic current in the Ansys Fluent software package is used for the purpose of an error size assessment which depends on pressure in the valve. As a result the greatest error measurements are observed with the smallest pressure in the valve, but therefore, it has no considerable impact on all calculation.
Keywords: numerical modeling, pneumatic valve, subsonic current, error.
Численное моделирование течений газа в сверхзвуковых и дозвуковых режимах является актуальной задачей вычислительной гидродинамики. При этом важной, но редко рассматриваемой задачей, возникающей во время численного расчета, является оценка его погрешности.
В работах [1-5] не проводится проверка модели на устойчивость и оценка погрешности результатов, что может привести к искажению результатов расчета.
К существенным факторам, влияющим на погрешность, относятся заданные граничные и начальные условия расчета, качество сетки конечных элементов, правильная оценка размеров пристеночного слоя, а также устойчивость самой сеточной модели, от которой зависит точность результатов самого расчета.
В работе была рассмотрена двумерная модель течения идеального газа в пневматическом клапане в пакете программного обеспечения Ansys Fluent. Приведены
Системы управления, космическая навигация и связь
результаты численного расчета при различных граничных условиях и частоты сетки конечных элементов.
Для определения погрешности численного расчета смоделирована двумерная осесимметричная модель пневматического клапана, в котором регулируемым параметром является его высота подъема И (рис. 1).
F = P •
n-Dt
4
Рис. 1. Геометрическая осесимметричная модель пневматического клапана: 1 - корпус; 2 - крышка клапана
В процессе расчета были определены силы давления на тарель клапана и расход при различных давлениях на входе и различной высоте подъема клапана.
График изменения коэффициента подъемной силы ф с учетом полученных в результате расчетов погрешностей представлен на рис. 2.
где Р - давление, действующее на тарель клапана, задаваемое при численном расчете; Бу - диаметр
тарели клапана.
На рис. 3 представлен график изменения относительной погрешности расчета при различных давлениях на входе.
0,006
0.004
0,002
0.000
А
А /
V /
■ i 0 кПа
■ 12 кПа 15кПа
■ i 8 кПа
10
1 2
Рис. 2. График изменения коэффициента подъемной силы (при Р = 15 кПа), И - высота подъема клапана
Сам коэффициент подъемной силы рассчитывается по формуле
ф=/.
F Г0
где / - действительное значение силы, действующей на тарель клапана, полученное при численном расчете; - сила, действующая на клапан в закрытом состоянии
Рис. 3. График изменения относительной погрешности
По полученным из расчетов данным видно, что результаты измерений попадают в заданные пределы отклонений численного расчета, то есть они являются достаточно точными. Относительные погрешности вызваны неточностями численных методов.
References
1. Numerical simulation of 3D flow through a control valve / J. Badur, M. Banaszkiewicz, M. Karcz, M. Wi-nowiecki // Turbomachinery. 1999. № 115. 6 p.
t. Numerical simulation of gas flow in an electrostatic precipitator / Q. F. Hou, B. Y. Guo, L. F. Li, A. B. Yu // Seventh International Conference on CFD in the Minerals and Process Industries (CSIRO, Melbourne, Australia. 9-11 December 2009). 6 p.
3. CFD analysis of flow forces and energy loss characteristics in a flapper-nozzle pilot valve with different null clearances. / Nay Zar Aung, Qingjun Yang, Meng Chen, Songjing Li // Energy Conversion and Management. 2014. № 83. P. 284-295.
4. CFD simulation of flow-pressure characteristics of a pressure control valve for automotive fuel supply system / Dazhuan Wua, Shiyang Lia, Peng Wua // Energy Conversion and Management. 2015. № 101. P. 658-665.
5. CFD analysis on the dynamic flow characteristics of the pilot-control global valve / Jin-yuan Qian, Lin Wei, Zhi-jiang Jin, Jian-kai Wang, Han Zhang, An-le Lu // Energy Conversion and Management, 2014, № 84. P. 220-226.
© Романов К. А., Макарьянц Г. М., 2015
в
