allgosts.ru35. ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ. МАШИНЫ КОНТОРСКИЕ35.020. Информационные технологии (ИТ) в целом

ГОСТ Р 57700.8-2018 Численное моделирование физических процессов. Численное моделирование дозвуковых течений вязких жидкостей и газов. Верификация ПО

Обозначение:
ГОСТ Р 57700.8-2018
Наименование:
Численное моделирование физических процессов. Численное моделирование дозвуковых течений вязких жидкостей и газов. Верификация ПО
Статус:
Действует
Дата введения:
01/01/2019
Дата отмены:
-
Заменен на:
-
Код ОКС:
35.020

Текст ГОСТ Р 57700.8-2018 Численное моделирование физических процессов. Численное моделирование дозвуковых течений вязких жидкостей и газов. Верификация ПО


ГОСТ Р 57700.8-2018



НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ


ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ


Численное моделирование дозвуковых течений вязких жидкостей игазов. Верификация ПО



Numerical modeling of physical processes. Numerical simulation ofsubsonic flows of viscous liquids and gases. Softwareverification



ОКС 35.020

Датавведения 2019-01-01

Предисловие

Предисловие

1РАЗРАБОТАН Закрытым акционерным обществом "Т-Сервисы" (ЗАО"Т-Сервисы")

2ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 700"Математическое моделирование и высокопроизводительныевычислительные технологии"

3УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства потехническому регулированию и метрологии от 6 февраля 2018 г. N48-ст

4ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ


Правила применениянастоящего стандарта установлены в статье26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. N 162-ФЗ "Остандартизации в Российской Федерации". Информация обизменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (посостоянию на 1 января текущего года) информационном указателе"Национальные стандарты", а официальный текст изменений и поправок- в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты".В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандартасоответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячноминформационном указателе "Национальные стандарты". Соответствующаяинформация, уведомление и тексты размещаются также в информационнойсистеме общего пользования - на официальном сайте Федеральногоагентства по техническому регулированию и метрологии в сетиИнтернет (www.gost.ru)

Введение


Данный стандарт посвящентребованиям к верификации программного обеспечения компьютерногомоделирования (ПО КМ), предназначенного для численногомоделирования дозвуковых течений жидкости или газа. Цельюверификации является подтверждение корректности программнойреализации выбранных математических моделей физических процессов.Верификация других функциональных возможностей ПО КМ (ввод-вывод,пользовательский интерфейс и т.д.) рассматривается в ГОСТ Р ИСО/МЭК 12207. Основной методверификации ПО КМ - это решение тестовых задач, покрывающих веськод ПО КМ. Рекомендуемые тесты изложены в настоящем стандарте.

Встандарте приведены аналитические решения уравнений гидромеханики,которые могут быть использованы для верификации программ прирасчете дозвуковых течений невязкой и вязкой жидкостей или газа прималых дозвуковых скоростях течения.

1Область применения


Настоящий стандартопределяет общие требования к верификации программного обеспечениякомпьютерного моделирования, применяемого для численногомоделирования процессов, происходящих в дозвуковых течениях вязкихжидкостей и газа. Дозвуковым называют течение жидкости в томслучае, если ее скорость меньше скорости звука. В зависимости отрассматриваемого диапазона условий правильную картину течения можнополучать в рамках моделей несжимаемой жидкости, слабосжимаемойжидкости или сжимаемой жидкости. В потоке могут присутствоватьсдвиговые слои, пограничные слои и зоны рециркуляции.

Настоящий стандартприменим для верификации программного обеспечения компьютерногомоделирования при проведении его валидации и сертификации.

2Нормативные ссылки


Внастоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующиестандарты:

ГОСТ Р 57188 Численное моделированиефизических процессов. Термины и определения

ГОСТ Р ИСО/МЭК 12207 Информационнаятехнология. Системная и программная инженерия. Процессы жизненногоцикла программных средств

Примечание - Припользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действиессылочных стандартов в информационной системе общего пользования -на официальном сайте Федерального агентства по техническомурегулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодномуинформационному указателю "Национальные стандарты", которыйопубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускамежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" затекущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дананедатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующуюверсию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версиюизменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который данадатированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этогостандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если послеутверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на которыйдана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающееположение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуетсяприменять без учета данного изменения. Если ссылочный стандартотменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него,рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

3Термины и определения


Внастоящем стандарте применены термины по ГОСТ Р 57188.

4Обтекание цилиндра невязким потоком


Рассматривается двумерноеобтекание цилиндра потоком невязкой жидкости или невязкого газа вусловиях малых дозвуковых скоростей [1] (см. рисунок 1). Цилиндр срадиусом установлен поперек потока. Припредположении о потенциальном характере обтекания двумерное решениеимеет вид:

-поле скоростей: , где ;

-модуль скорости на контуре цилиндра: ;

-распределение коэффициента давления по поверхности цилиндра:.

При сопоставлениирезультатов численного моделирования с представленным решением надоучитывать, что рассматриваемое аналитическое решение по отношению креальным вязким течениям адекватно только на наветренной сторонецилиндра. Соответственно, если в численном моделированиииспользуется модель невязкой жидкости, то результаты численногомоделирования и аналитического решения должны совпадать во всейобласти течения. Если используется модель вязкой жидкости (числаРейнольдса 10 и выше), то результаты должнысоответствовать только на наветренной стороне.

Рисунок 1 - Двумерное обтекание цилиндра потоком невязкой жидкостиили невязкого газа в условиях малых дозвуковых скоростей

ГОСТ Р 57700.8-2018 Численное моделирование физических процессов. Численное моделирование дозвуковых течений вязких жидкостей и газов. Верификация ПО


Рисунок 1 - Двумерное обтекание цилиндра потоком невязкой жидкостиили невязкого газа в условиях малых дозвуковых скоростей

5Обтекание пластины под углом атаки


Рассматривается двумерноеобтекание пластины [1] (см. рисунок 2) потоком невязкой жидкостиили невязкого газа в условиях малых дозвуковых скоростей. Пластинас размером хорды 2 установлена под углом атаки . При предположении о потенциальномхарактере обтекания и выполнении условия Кутта - Жуковского назадней кромке крыла двумерное решение имеет вид:

-поле скоростей: , где ;

-коэффициент подъемной силы пластины: ;

-точка положения центра давления (точка приложения подъемной силы)расположена в точке или на расстоянии 1/4 длины хорды крыла отпередней кромки.

При сопоставлениирезультатов численного моделирования с представленным решением надоучитывать, что рассматриваемое аналитическое решение справедливопри малых углах атаки (10°) в условиях безотрывного обтеканияподветренной стороны. При использовании модели вязкой жидкостиусловие Кутта - Жуковского должно выполняться автоматически.

Рисунок 2 - Двумерное обтекание пластины


Рисунок 2 - Двумерное обтекание пластины

6Вязкое течение около пластины, обтекаемой в продольномнаправлении


Рассматривается двумерноеобтекание пластины длиной , установленной вдоль потока, потоком вязкойжидкости или вязкого газа в условиях малых дозвуковых скоростей[2], [3]. В рамках теории пограничного слоя известно решение опрофиле скорости около пластины.

При предположении оламинарном характере обтекания:

-выражение для скорости вдоль потока имеет вид: , - коэффициент кинематической вязкости.Функция , где , приведена в таблице 1 и на рисунке 3;

-местный коэффициент трения: , ;

-полная сила сопротивления трения пластины длиной , обтекаемой с двух сторон:

, .


Ламинарный характертечения сохраняется при числах Рейнольдса 5·10. Приведенное решение, полученное в рамкахтеории пограничного слоя, непременимо при малых числах Рейнольдса.Число Рейнольдса должно быть более 10(3).

Таблица 1 - Зависимость