Kompressible Strömung in einer Venturidüse
Analysemerkmale
- Stationär
- Axialsymmetrisch
- 2D-intern
- Turbulent
- Kompressibel
- Adiabatisch
Verweis
White, F.M., Fluid Mechanics, McGraw-Hill, New York, 1979
Problembeschreibung
Kompressible Strömung in einer Venturidüse ist ein klassisches Problem der Fluidmechanik. Für ideale Strömung (ohne Reibung), ob mit oder ohne Durchflussbegrenzung, gibt es analytische Beschreibungen zur Bestimmung der Mach-Zahl am Auslass, des Drucks und der Temperatur.
Für diese Validierungsanalyse sind die Einlassbedingungen so festgelegt, dass die Strömung durchflussbegrenzt ist und für ideale Strömungsbedingungen an der Einschnürung eine Mach-Zahl von 1.0 gilt. Reibung wird in die Analyse einbezogen, so dass die Interaktion zwischen der Grenzschicht und der Überschallströmung im divergierenden Bereich augenscheinlich wird.
Die von Autodesk® CFD ermittelten Auslassbedingungen werden mit den Werten verglichen, die sich unter Verwendung der Theorie idealer Strömungen ergeben.
Geometrie und Randbedingungen
- Verhältnis von Auslassquerschnitt zu Einschnürungsquerschnitt = 2.64
- Verhältnis von Einlassquerschnitt zu Einschnürungsquerschnitt = 2.40
- Einlassbedingungen: u = 111.5 m/s, p= 90.183 kPa - Überdruck (Mach-Zahl = 0.25)
- Stagnationstemperatur = 500 K
- Auslassbedingungen: Unbekannt
Ergebnisse
Vergleich der Austrittsbedingungen:
| Benchmark | 2018: Build 20170308 | % Fehler | 2019: Build 20180130 | % Fehler | |
| Mach-Zahl beenden | 2.5 | 2.483 | 0.642 | 2.475 | 0.995 |
| Austrittsgeschwindigkeit | 747 m/s | 744.95 | 0.274 | 743.77 | 0.274 |
 | 0.061 | 0.0748 | 22.73 | 0.0822 | 34.73 |