Математическое моделирование процесса соударения плоских струй идеальной жидкости

1 / 12

DOI: 10.18698/1812-3368-2016-2-79-90
УДК 532.5-1/-9
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА СОУДАРЕНИЯ
ПЛОСКИХ СТРУЙ ИДЕАЛЬНОЙ ЖИДКОСТИ
В.Д. Баскаков, О.В. Зарубина, К.А. Карнаухов, В.А. Тарасов
МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, Российская Федерация
e-mail:
На основе применения законов сохранения массы, импульса и дополнительного
условия разработаны зависимости для определения углового положения стаци-
онарных струй идеальной жидкости, сформировавшихся в результате столк-
новения под углом друг к другу двух неодинаковых струй со свободными грани-
цами. Проведено сравнение расчетных значений ширины и углового положения
сформировавшихся струй, полученных с помощью разработанных зависимо-
стей и известных из литературных источников моделей, с данными численных
расчетов процесса столкновения двух неодинаковых струй жидкости, выпол-
ненных в среде ANSYS AUTODYN в системе координат Эйлера. Установлена
рациональная область применения разработанных и известных зависимостей
для определения углового положения сформировавшихся струй. Для повыше-
ния точности экспресс-оценки угловых отклонений сформировавшихся струй в
широком диапазоне изменения параметров сталкивающихся струй предложено
соотношение, основанное на аппроксимации результатов численных расчетов.
Ключевые слова: соударение струй, расходящиеся струи, стационарная стадия
взаимодействия струй, погрешность численных расчетов, аппроксимирующая
кривая.
MATHEMATICAL MODELLING OF IDEAL FLAT JETS IMPACT
V.D. Baskakov, O.V. Zarubina , K.A. Karnaukhov, V.A. Tarasov
Bauman Moscow State Technical University, Moscow, Russian Federation
e-mail:
The problem of finding the parameters of stationary jets, outgoing from the place
of impact of two incoming flat ideal jets with free boundaries and possessing
the identical speed, but various width, has no solution, because there are four
unknown parameters (the width and the angular position of two outgoing jets) in
three independent equations, following from mass conservation law and an impulse.
Various models are widely used nowadays for obtaining the missing equation, but
they lead to contradictory results. In this research we propose a new model, which
made it possible to develop algebraic dependences to determine the parameters of
an outgoing jet. According to the model, the width of these jets is defined by the
average width of the incoming jets and the corner between them and doesn’t depend
on difference in the width of these jets. We checked the reliability of the model offered,
as well as the models known today, by comparing the results of calculating the width
and the angular position of the outgoing jets with the numerical calculations executed
in ANSYS AUTODYN in Euler system of coordinates. The numerical calculations
showed reversibility of a jet current: if we change the direction of a current of
the outgoing jets to the incoming ones, we obtain values of the width and the
angular position of the original incoming jets. Thus, we established that the results in
calculating the width of the jets will be coordinated with the results of the numerical
calculations in the wide range of parameters of the incoming jets. We concluded that
ISSN 1812-3368. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Естественные науки”. 2016. № 2 79