main.py
Основной код программыunknown
plain_text
a year ago
18 kB
4
Indexable
import numpy as np from scipy.optimize import fsolve from scipy.optimize import root from functions import atmosphere as atm import data as d # Функции для решения def findShockWaveAngle(betta: float) -> float: # Функция поиска угла скачка уплотнения def ugol_SY(tettac, betta): # Трансцендентное уравнение return np.tan(tettac) / np.tan(tettac - betta) - ((k + 1) * M ** 2 * (np.sin(tettac)) ** 2) / ( 2 + (k - 1) * M ** 2 * (np.sin(tettac)) ** 2) # Генератор листа численных решений функции, с шагом 0.1. Решение находится 50 раз. Округление до 4 знаков после запятой res = [round(root(ugol_SY, x0=i * 0.1, args=(betta)).x[0], 4) for i in range(50)] # Удалены повторяющиеся, отсортировано по возрастанию listRoots = sorted(list(set(res))) #print(res) # Раскомментировать, чтобы посмотреть вывод всех корней # Поиск наименьшего положительного корня closestRoot = None for listRoot in listRoots: if listRoot > 0 and (closestRoot is None or listRoot < closestRoot): closestRoot = listRoot shockWaweAngle = closestRoot return shockWaweAngle # Угол СУ def findFictitiousAngle (M: float) -> float: # Функция поиска фиктивного угла FictitiousAngle = np.sqrt((k + 1) / (k - 1)) * np.arctan(np.sqrt(((k - 1) * (M ** 2 - 1)) / (k + 1))) - np.arctan(np.sqrt(M ** 2 - 1)) return FictitiousAngle # Фиктивный угол def findMachThroughFictitiousAngle(w: float) -> float: # Функция поиска Маха, через фиктивный угол def phiktivnyi_u(M, w) -> float: # Трансцендентное уравнение return np.sqrt((k + 1) / (k - 1)) * np.arctan(np.sqrt(((k - 1) * (M ** 2 - 1)) / (k + 1))) - np.arctan(np.sqrt(M ** 2 - 1)) - w # Генератор листа численных решений функции, с шагом 0.1. Решение находится 50 раз. Округление до 4 знаков после запятой res = [round(root(phiktivnyi_u, x0=i * 1, args=(w)).x[0], 4) for i in range(50)] # Удалены повторяющиеся, отсортировано по возрастанию listRoots = sorted(list(set(res))) #print(res) # Раскомментировать, чтобы посмотреть вывод всех корней # Поиск наименьшего положительного корня closestRoot = None for listRoot in listRoots: if listRoot > 0 and (closestRoot is None or listRoot < closestRoot): closestRoot = listRoot shockWaweAngle = closestRoot return shockWaweAngle # Угол СУ def findDeflectionAngle(p): # Функция поиска углов СУ 5 и 6, и угла отклонения tettac5,tettac6,delta = p return ( np.tan(tettac5) / np.tan(tettac5 - betta - delta) - ((k + 1) * M3 ** 2 * (np.sin(tettac5)) ** 2) / (2 + (k - 1) * M3 ** 2 * (np.sin(tettac5)) ** 2), np.tan(tettac6) / np.tan(tettac6 - betta + delta) - ((k + 1) * M4 ** 2 * (np.sin(tettac6)) ** 2) / (2 + (k - 1) * M4 ** 2 * (np.sin(tettac6)) ** 2), p3 * ((2 * k * M3**2 * np.sin(tettac5)**2 - (k-1))/(k+1)) - p4 * ((2 * k * M4**2 * np.sin(tettac6)**2 - (k-1))/(k+1)) ) # Параметры потока в скачках уплотнения def findFlowParameterPressure(p: float, M: float, tettac: float) -> float: # Функция поиска давления FlowParameterPressure = p * ((2 * k * M**2 * np.sin(tettac)**2 - (k-1))/(k+1)) return FlowParameterPressure # Давление области def findFlowParameterDensity(ro: float, M: float,tettac: float) -> float: # Функция поиска плотности FlowParameterDensity = (ro * (k+1) * M**2 * np.sin(tettac)**2)/(2 + ((k-1) * M**2 * np.sin(tettac)**2)) return FlowParameterDensity # Плотность области def findFlowParameterTemperature(p: float, ro: float, pi: float, roi: float) -> float: # Функция поиска температуры FlowParameterTemperature = (T * pi * ro)/(p * roi) return FlowParameterTemperature # Температура области def findFlowParameterVelocity(V: float, betta: float, tettac: float) -> float: # Функция поиска скорости FlowParameterVelocity = (V * np.cos(tettac))/(np.cos(tettac-betta)) return FlowParameterVelocity # Скорость области def findFlowParameterАcceleration(T: float) -> float: # Функция поиска скорости FlowParameterАcceleration = np.sqrt(k * R * T) return FlowParameterАcceleration # Скорость области def findFlowParameterMach(V: float, a: float) -> float: # Функция поиска маха FlowParameterMach = V / a return FlowParameterMach # Число маха области # Параметры торможения def findBrakingParameterPressure(p: float,M: float) -> float: # Функция поиска давления торможения BrakingParameterPressure = p * (((k - 1) * M ** 2) / 2 + 1) ** (k / (k - 1)) return BrakingParameterPressure # Давление торможения def findBrakingParameterDensity(ro: float, M: float) -> float: # Функция поиска плотности торможения BrakingParameterDensity = ro * (((k - 1) * M ** 2) / 2 + 1) ** (1 / (k - 1)) return BrakingParameterDensity # Плотность торможения def findBrakingParameterTemperature(T: float, M: float) -> float: # Функция поиска температуры торможения BrakingParameterTemperature = T * (((k - 1) * M ** 2) / 2 + 1) return BrakingParameterTemperature # Температура торможения # Получение данных из data.py M = d.M alfa = (d.alfaDegrees * np.pi) / 180 betta = d.betta chordLength = d.chordLength h = d.h TempCooledWall = d.TempCooledWall criticalReynoldsNumber = d.criticalReynoldsNumber R = d.R # Получение данных из atmosphere.py H = atm.geopotencial_v() g = atm.yskorenie_s_p() T = atm.temperatura() p = atm.davlenie() ro = atm.plotnost() a = atm.skorost_z() V = a * M # Скорость потока # 1 и 2 области # Углы отклонения потока betta1 = betta - alfa betta2 = betta + alfa # Поиск углов СУ k = 1.4 tettac1 = findShockWaveAngle(betta1) tettac2 = findShockWaveAngle(betta2) # Определяем параметры потока в скачках уплотнения p1 = findFlowParameterPressure(p,M,tettac1) p2 = findFlowParameterPressure(p,M,tettac2) ro1 = findFlowParameterDensity(ro,M,tettac1) ro2 = findFlowParameterDensity(ro,M,tettac2) T1 = findFlowParameterTemperature(p,ro,p1,ro1) T2 = findFlowParameterTemperature(p,ro,p2,ro2) V1 = findFlowParameterVelocity(V,betta1,tettac1) V2 = findFlowParameterVelocity(V,betta2,tettac2) a1 = findFlowParameterАcceleration(T1) a2 = findFlowParameterАcceleration(T2) M1 = findFlowParameterMach(V1, a1) M2 = findFlowParameterMach(V2, a2) # Определяем параметры торможения для участка p01 = findBrakingParameterPressure(p1,M1) p02 = findBrakingParameterPressure(p2,M2) ro01 = findBrakingParameterDensity(ro1,M1) ro02 = findBrakingParameterDensity(ro2,M2) T01 = findBrakingParameterTemperature(T1,M1) T02 = findBrakingParameterTemperature(T2,M2) # 3 и 4 области # Прямая задача течения Прандтля – Майера betta3 = 2 * betta betta4 = 2 * betta # Фиктивные углы и Мах w1 = findFictitiousAngle(M1) w3 = w1 + betta3 w2 = findFictitiousAngle(M2) w4 = w2 + betta4 M3 = findMachThroughFictitiousAngle(w3) M4 = findMachThroughFictitiousAngle(w4) # Поскольку поток является невязким, давление, плотность и температура торможения в областях 1 и 3 (2 и 4) равны p03 = p01 p04 = p02 ro03 = ro01 ro04 = ro02 T03 = T01 T04 = T02 # Найдем параметры потока p3 = 1 / findBrakingParameterPressure(1/p03,M3) # 1/х используется, для поиска давления, но по формуле давления торможения p4 = 1 / findBrakingParameterPressure(1/p04,M4) ro3 = 1 / findBrakingParameterDensity(1/ro03,M3) ro4 = 1 / findBrakingParameterDensity(1/ro04,M4) T3 = 1 / findBrakingParameterTemperature(1/T01,M3) T4 = 1 / findBrakingParameterTemperature(1/T02,M4) a3 = findFlowParameterАcceleration(T3) a4 = findFlowParameterАcceleration(T4) V3 = findFlowParameterMach(M3, 1/a3) # используя формулу Маха, найдем скорость V4 = findFlowParameterMach(M4, 1/a4) # 5 и 6 области betta5 = betta betta6 = betta t1, t2, u = 0.3, 0.3, 0.17 # Начальные приближенные значение tettac5,tettac6,delta = fsolve(findDeflectionAngle, (t1, t2, u)) # Определяем параметры потока в скачках уплотнения p5 = findFlowParameterPressure(p3,M3,tettac5) p6 = findFlowParameterPressure(p4,M4,tettac6) V5 = findFlowParameterVelocity(V3,betta5,tettac5) V6 = findFlowParameterVelocity(V4,betta6,tettac6) ro5 = findFlowParameterDensity(ro3,M3,tettac5) ro6 = findFlowParameterDensity(ro3,M4,tettac6) T5 = findFlowParameterTemperature(p3,ro3,p5,ro5) T6 = findFlowParameterTemperature(p4,ro4,p6,ro6) a5 = findFlowParameterАcceleration(T5) a6 = findFlowParameterАcceleration(T6) M5 = findFlowParameterMach(V5, a5) M6 = findFlowParameterMach(V6, a6) # Определяем параметры торможения для участка p05 = findBrakingParameterPressure(p5,M5) p06 = findBrakingParameterPressure(p6,M6) ro05 = findBrakingParameterDensity(ro5,M5) ro06 = findBrakingParameterDensity(ro6,M6) T05 = findBrakingParameterTemperature(T5,M5) T06 = findBrakingParameterTemperature(T6,M6) #Проверочный вывод atm.vivod() print("Угол бетта: " + str(round(betta,3))+ ' рад; '+ str(round((betta*180)/np.pi,2))+ ' град') print("Угол альфа: " + str(round(alfa,3))+ ' рад; '+ str(round((alfa*180)/np.pi,2))+ ' град') print("Угол бетта1: " + str(round(betta1,3))+ ' рад; '+ str(round((betta1*180)/np.pi,2))+ ' град') print("Угол бетта2: " + str(round(betta2,3))+ ' рад; '+ str(round((betta2*180)/np.pi,2))+ ' град') print("Угол теттац1: " + str(round(tettac1,3))+ ' рад; '+ str(round((tettac1*180)/np.pi,2))+ ' град') print("Угол теттац2: " + str(round(tettac2,3))+ ' рад; '+ str(round((tettac2*180)/np.pi,2))+ ' град') print("Давление 1 области: " + str(round(p1/10000,3)) + ' * 10^4'+' Па') print("Давление 2 области: " + str(round(p2/10000,3)) + ' * 10^4'+' Па') print("Плотность 1 области: " + str(round(ro1*10,3))+' * 10^-1'+' кг/м^3') print("Плотность 2 области: " + str(round(ro2*10,3))+' * 10^-1'+' кг/м^3') print("Температура 1 области: " + str(round(T1/100,3)) + ' * 10^2 K') print("Температура 2 области: " + str(round(T2/100,3)) + ' * 10^2 K') print("Скорость 1 области: " + str(round(V1/1000,3)) + ' * 10^3 м/с') print("Скорость 2 области: " + str(round(V2/1000,3)) + ' * 10^3 м/с') print("Скорость звука 1 области: " + str(round(a1/100,3))+' * 10^2 м/с') print("Скорость звука 2 области: " + str(round(a2/100,3))+' * 10^2 м/с') print("Число Маха 1 области: " + str(round(M1,3))) print("Число Маха 2 области: " + str(round(M2,3))) print("Давление торможения 1 области: " + str(round(p01/10000000,3)) + ' * 10^7'+' Па') print("Давление торможения 2 области: " + str(round(p02/10000000,3)) + ' * 10^7'+' Па') print("Плотность торможения 1 области: " + str(round(ro01/10,3))+' * 10^1'+' кг/м^3') print("Плотность торможения 2 области: " + str(round(ro02/10,3))+' * 10^1'+' кг/м^3') print("Температура торможения 1 области: " + str(round(T01/1000,3)) + ' * 10^3 K') print("Температура торможения 2 области: " + str(round(T02/1000,3)) + ' * 10^3 K') print("Угол бетта3: " + str(round(betta3,3))+ ' рад; '+ str(round((betta3*180)/np.pi,2))+ ' град') print("Угол бетта4: " + str(round(betta4,3))+ ' рад; '+ str(round((betta4*180)/np.pi,2))+ ' град') print("Фиктивный угол 1: " + str(round(w1,3))+ ' рад; '+ str(round((w1*180)/np.pi,2))+ ' град') print("Фиктивный угол 2: " + str(round(w2,3))+ ' рад; '+ str(round((w2*180)/np.pi,2))+ ' град') print("Фиктивный угол 3: " + str(round(w3,3))+ ' рад; '+ str(round((w3*180)/np.pi,2))+ ' град') print("Фиктивный угол 4: " + str(round(w4,3))+ ' рад; '+ str(round((w4*180)/np.pi,2))+ ' град') print("Число Маха 3 области: " + str(round(M3,3))) print("Число Маха 4 области: " + str(round(M4,3))) print("Давление торможения 3 области: " + str(round(p03/10000000,3)) + ' * 10^7'+' Па') print("Давление торможения 4 области: " + str(round(p04/10000000,3)) + ' * 10^7'+' Па') print("Плотность торможения 3 области: " + str(round(ro03/10,3))+' * 10^1'+' кг/м^3') print("Плотность торможения 4 области: " + str(round(ro04/10,3))+' * 10^1'+' кг/м^3') print("Температура торможения 3 области: " + str(round(T03/1000,3)) + ' * 10^3 K') print("Температура торможения 4 области: " + str(round(T04/1000,3)) + ' * 10^3 K') print("Давление 3 области: " + str(round(p3/1000,3)) + ' * 10^3'+' Па') print("Давление 4 области: " + str(round(p4/1000,3)) + ' * 10^3'+' Па') print("Плотность 3 области: " + str(round(ro3*100,3))+' * 10^-2'+' кг/м^3') print("Плотность 4 области: " + str(round(ro4*10,3))+' * 10^-1'+' кг/м^3') print("Температура 3 области: " + str(round(T3/100,3)) + ' * 10^2 K') print("Температура 4 области: " + str(round(T4/100,3)) + ' * 10^2 K') print("Скорость звука 3 области: " + str(round(a3/100,3))+' * 10^2 м/с') print("Скорость звука 4 области: " + str(round(a4/100,3))+' * 10^2 м/с') print("Скорость 3 области: " + str(round(V3/1000,3)) + ' * 10^3 м/с') print("Скорость 4 области: " + str(round(V4/1000,3)) + ' * 10^3 м/с') print("Давление 5 области: " + str(round(p5 / 10000, 3)) + ' * 10^4' + ' Па') print("Давление 6 области: " + str(round(p6 / 10000, 3)) + ' * 10^4' + ' Па') print("Угол теттац5: " + str(round(tettac5,3))+ ' рад; '+ str(round((tettac5*180)/np.pi,2))+ ' град') print("Угол теттац6: " + str(round(tettac6,3))+ ' рад; '+ str(round((tettac6*180)/np.pi,2))+ ' град') print("Угол отклонения: " + str(round(delta,3))+ ' рад; '+ str(round((delta*180)/np.pi,2))+ ' град') print("Угол бетта5: " + str(round(betta5,3))+ ' рад; '+ str(round((betta5*180)/np.pi,2))+ ' град') print("Угол бетта6: " + str(round(betta6,3))+ ' рад; '+ str(round((betta6*180)/np.pi,2))+ ' град') print("Плотность 5 области: " + str(round(ro5*10,3))+' * 10^-1'+' кг/м^3') print("Плотность 6 области: " + str(round(ro6*10,3))+' * 10^-1'+' кг/м^3') print("Температура 5 области: " + str(round(T5/100,3)) + ' * 10^2 K') print("Температура 6 области: " + str(round(T6/100,3)) + ' * 10^2 K') print("Скорость 5 области: " + str(round(V5/1000,3)) + ' * 10^3 м/с') print("Скорость 6 области: " + str(round(V6/1000,3)) + ' * 10^3 м/с') print("Скорость звука 5 области: " + str(round(a5/100,3))+' * 10^2 м/с') print("Скорость звука 6 области: " + str(round(a6/100,3))+' * 10^2 м/с') print("Число Маха 5 области: " + str(round(M5,3))) print("Число Маха 6 области: " + str(round(M6,3))) print("Давление торможения 5 области: " + str(round(p05/10000000,3)) + ' * 10^7'+' Па') print("Давление торможения 6 области: " + str(round(p06/10000000,3)) + ' * 10^7'+' Па') print("Плотность торможения 5 области: " + str(round(ro05/10,3))+' * 10^1'+' кг/м^3') print("Плотность торможения 6 области: " + str(round(ro06/10,3))+' * 10^1'+' кг/м^3') print("Температура торможения 5 области: " + str(round(T05/1000,3)) + ' * 10^3 K') print("Температура торможения 6 области: " + str(round(T06/1000,3)) + ' * 10^3 K')
Editor is loading...