NASA Rotor 67 в OpenFOAM - околозвуковой поток

В рамках расширения сотрудничества с Объединенной двигателестроительной корпорацией нами было предложено использование ПО OpenFOAM (свободно распространяемый инструментарий вычислительной гидродинамики для операций со скалярными, векторными и тензорными полями - является одним из законченных и известных приложений, предназначенных для FVM-вычислений). Одна из причин - использование OpenFOAM как альтернативы всем известного ПО ANSYS, использование которого становится все более сложным с политической точки зрения, а иногда и с финансовой.

OpenSource софт становится реальной бесплатной альтернативой известным коммерческим кодам и многие корпорации с интересом используют подобные решения.

Справа от текста Вы можете видеть слайды с исходными данными проекта и постановкой одной из первых решенных задач, решенных для Пермской площадки ОДК.

По завершению проекта были сделаны следующие заключения о технической пригодности бесплатного OpenSource ПО для актуальных задач Российского двигателестроения:

• ОреnFОАМ способен фиксировать трансзвуковые явления в широком диапазоне работы ротора (от срыва до запирания).
• Построение аэродинамических характеристик (изоэнтропическая эффективность и степень сжатия) чувствительно к положения плоскостей съема и процедуре усреднения. Расчёт должен быть подобен анализу экспериментальных данных (также используются различные подходы в литературе от усреднения площади до усреднения потока массы).

Предварительный результат превзошел ожидания Заказчика, однако остались некоторые отличия от эксперимента (см. слайды справа от текста), которые можно объяснить следующим:

• Относительно низкая плотность ячеек (сетка ~ 900 000 ячеек).
• Зазор лопатки и корпуса не учитывается.
• Выбор модели турбулентности Модель К-эпсилон (используется в литературе вместе с моделью S-А, различия более важны для моделирования с зазором, который мы здесь не рассматриваем).
• Положение измерительной плоскости все еще не точно такое же, как у экспериментальных датчиков давления.

Следующим этапом мы создали более точную сетку, произвели учет зазора с корпусом, сделали более точное указание положения плоскостей замера и провели повторные расчеты, результаты которых (вместе с моделями и кодом) успешно переданы на предприятие. В данный момент в работе находится 5 коммерческих проектов, результаты которых не только будут использованы при проектировании новых изделий, но и послужат обоснованием для расширения практики применения открытых кодов на заводе.