Details

В данной работе представлено численное исследование нестационарных течений баротропного газа в каналах различной геометрии, включая канал постоянной высоты, расходящийся и сходящийся каналы. Целью работы было реализовать алгоритм решения данной задачи в системе уравнений узкого канала. Указан метод преобразования координат, позволяющий переформулировать задачу из физической области в прямоугольную вычислительную область, с получением соответствующих определяющих соотношений. Дискретизация уравнений выполнена методом контрольных объемов, а использование явно-неявной аппроксимации позволило разработать эффективный безытерационный алгоритм. Численное моделирование проводилось при граничных условиях, задающих равномерный профиль скорости на входе и фиксированное давление на выходе. Верификация предложенной модели выполнена путем сравнения рассчитанных значений скорости в контрольных точках с результатами, полученными с использованием коммерческого программного пакета Ansys Fluent. Проведенный анализ демонстрирует хорошее соответствие между двумя подходами для дозвуковых режимов течения и малых углов наклона стенок канала, что подтверждает точность и надежность разработанной численной методики.

This work presents a numerical investigation of unsteady barotropic gas flows in channels of various geometries, including constant-height, diverging and converging channels. The primary objective was to develop a computational algorithm for solving this problem within the narrow channel equation system. A coordinate transformation method is described that reformulates the problem from the physical domain into a rectangular computational domain, yielding the corresponding governing relations. The equations were discretized using the finite volume method, and the implementation of an explicit-implicit approximation enabled the development of an efficient non-iterative algorithm. Numerical simulations were performed with boundary conditions specifying a uniform velocity profile at the inlet and fixed pressure at the outlet. Verification of the proposed model was conducted by comparing computed velocity values at control points with results obtained using the commercial software package Ansys Fluent. The analysis demonstrates good agreement between the two approaches for subsonic flow regimes and small channel wall inclination angles, confirming the accuracy and reliability of the developed numerical methodology.