FLOW-3D 在航太工業的應用
Cryogenic Tank Modeling for the Saturn AS-203 Experiment
土星 AS-203 (太陽神三號火箭)低溫儲存槽模擬 發表單位:
Alfredo Lopez, Boeing Gary Grayson, Boeing Frank Chandler, Boeing Leon Hastings, Alpha Technology Stephen Tucker, NASA MSFC
低溫儲藏槽的模擬需要考慮的重點,在於必須能夠精確預測儲存槽的流體動力學模式及熱力學計算模式。
CFD 軟體的功能需要能夠完成下列項目的模擬:
Simultaneous solution of governing equations in both liquid & gas phases
Heat transfer between container & all fluids
Buoyancy effects
Variable external heating & acceleration
Surface tension effects in low gravity
Multi-species ullage gas with noncondensable component
Interface dynamics & slosh prediction
Thermodynamic vent systems submodels
FLOW-3D 的特色
General Navier-Stokes solver w/free surface options
Many auxiliary models such as surface tension, turbulence, buoyancy, mass sources/sinks, & non-inertial reference frames
Industry standard tool for low-gravity slosh
Quantitative model validation achieved in many aerospace problems. See published examples.
Boeing/McDonnell Douglas experience since 1987.
已正式發表於期刊上之參考文獻
以 CFD 軟體模擬儲存槽設計有下列優點:
大幅減少地面設計實驗的次數
大幅減少太空實驗的次數
較完整的設計方案抉擇
使用真實的流體與環境設定模擬,不需要擔心縮小尺寸模型造成的實驗誤差
設計流程加速 & 實驗參數化
減少設計時之開發成本,並且提高安全性
縮短設計時間及開發時間
可選擇較多的設計方案(與實驗方式相比)
土星四號 B 階段發射器
AS-203 發射器之詳細規格
設計規範與實驗結果
S-IV B 之數值模擬模型設定
S-IV B 網格敏感度測試
S-IV B 實驗數據
壓力與溫度之結果
S-IV B 之 CFD 模擬結果檢討
溫度與速度場變化
預測隔板對邊界層的影響