3307665428

399

Mechanika Płynów - dlaczego tak trudno przewidzieć ruch płynu?

Sukces metod komputerowego modelowania opływu profili zachęcił konstruktorów i uczonych do rozwoju metod obliczeniowych i dziś w przemyśle lotniczym testy komputerowe w coraz większym stopniu zastępują badania modelowe w tunelach aerodynamicznych. Przykład obliczeń opływu samolotu pokazano na rys. 7, na którym komputerowy model samolotu utworzony jako siatka punktów (węzłów, w których rozwiązywane jest równanie 2) widoczny jest na rys. 7a. W pobliżu ścian kadłuba i skrzydeł gdzie występują największe zmiany prędkości i ciśnienia zagęszczono siatkę, kolorami zaznaczono podział na elementy konstrukcyjne samolotu (kadłub, skrzydło itd.). Założono, że przepływ będzie symetryczny względem płaszczyzny pionowej przechodzącej przez oś kadłuba, co pozwoliło zredukować o połowę liczbę węzłów. Na rys. 7a pokazano jedynie węzły umieszczone na powierzchni samolotu i na płaszczy znach ograniczających obszar obliczeniowy, trzeba jednak pamiętać, że węzły znajdują się w całej pokazanej tu przestrzeni. Całkowita liczba węzłów dla pokazanego na rys. 7a przypadku wynosi od kilku do kilkunastu milionów i mimo, że węzły generowane są automatycznie przez odpowiednie programy, to jest to najbardziej czasochłonny etap modelowania. Doświadczony zespół programistów potrzebuje kilku lub nawet kilkunastu dni aby opracować i przetestować siatkę, która będzie podstawą do przeprowadzenia obliczeń. Modelowanie wykonuje się na klastrach równolegle pracujących procesorów, których liczbę dobiera się tak, aby obliczenia można było przeprowadzić w. systemie „ovemight” tj., aby po uruchomieniu obliczeń pod koniec dnia roboczego wyniki były gotowe następnego dnia rano.

Rys. 7. Komputerowy model samolotu stworzony jako siatka węzłów obliczeniowych a) i wyniki obliczeń przepływu przy stosowaniu ciągu wstecznego w trakcie lądowania [15]