Граничные условия в задачах с газами

При задании граничных условий в задачах, в которых рассматриваются течения газов, необходимо учитывать некоторые особенности.
  • Условия на входе

    • Оценка начального давления 

      При наличии граничного условия входящего потока (массовый расход, скорость, число Маха, объемный расход) в дополнение к параметру Температура необходимо задать термодинамический параметр Оценка начального давления. Параметр Оценка начального давления используется вместе с параметром Температура для оценки числа Маха на входе (M), если точное число Маха не указано.

      Если число Маха на входе больше единицы (M > 1), т. е. поток на входе является сверхзвуковым, то параметр Оценка начального давления используется в качестве граничного условия, поэтому необходимо задать его точное значение.

      Если число Маха на входе меньше единицы (M < 1), то параметр Оценка начального давления используется только как вспомогательный и не влияет на полученные результаты решения, но его точное определение позволяет ускорить сходимость решения.

    • Корректное использование объемного расхода, скорости или числа Маха в качестве граничных условий на входе

      Если в качестве граничного условия на входе Вы задали объемный расход, скорость или число Маха, а весь поток, втекающий через отверстие на входе, в некоторой области проточного тракта становится сверхзвуковым (например, как поток в сопле), то расчет может быть некорректным. Это связано с тем, что условия течения на входе (за исключением массового расхода) полностью определяются показателем адиабаты газа и геометрией проточного канала модели. В результате давление, плотность и массовый расход в процессе расчета будут увеличиваться или уменьшаться без сходимости решения. В ходе расчета появится соответствующее предупреждающее сообщение, информирующее о том, что в рассматриваемой задаче с заданным на входе объемным расходом, скоростью или числом Маха течение газа в некотором месте расчетной области становится сверхзвуковым.

      В таком случае вместо используемых граничных условий следует задать массовый расход или давление.

      Прим.:

      Обратите внимание, что такая проблема может возникнуть только в том случае, если поверхность перехода через скорость звука (M = 1) полностью пересекает проточное сечение модели.

  • Условия на выходе

    Если на выходе из модели течение газа является сверхзвуковым, то граничные условия, заданные на выходных отверстиях, а также на Внешней границе, расположенной далее по течению (в случае внешней задачи), не учитываются.

    Если необходимо, чтобы граничные условия, заданные на выходе, учитывались при решении задачи, убедитесь, что число Маха на этом отверстии меньше единицы (M < 1).