激波管内的超音速流动

参考资料：ANSYS Fluid Dynamics Verification Manual

算例说明

本案例介绍了充氢激波管内瞬态流动的数值模拟。隔膜将管内高、低压力区域分离开，在T＝0时破裂，从而在管中产生冲击波。

计算域：管道长1m，截面面积为0.01m2

物质属性：密度选择Aungier-Redlich-Kwong理想气体模型

边界条件：初始时设置高、低压区域压力

网格划分

采用六面体网格，网格数量为102400

计算域中，左侧为高压区域，右侧为低压区域。

计算设置

本次计算为瞬态流动。

• 物质属性
  

计算物质设置为氢气，设置它的密度等参数

• 湍流模型
  

选择无粘流动

• 能量方程

激活能量方程

• 初始化
  

设置初始计算域压力为1e+07

利用patch功能设置高压区域压力为5e+07

• 迭代计算

时间步长设为5e-07

计算结果

• 计算域压力和温度云图
  

• 计算值与实验值对比

管道中心轴上压力对比图表

管道中心轴上温度对比图表

参考文献

K. Mohamed, M. Paraschivoiu, “Real Gas Numerical Simulation of Hydrogen Flow”. 2nd International Energy Conversion Engineering Conference, Providence, Rhode Island, Aug. 16-19, 2004