Preview

Научный вестник МГТУ ГА

Расширенный поиск

ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ОБТЕКАНИЯ КАВЕРН И ОТСЕКОВ ВЫСОКОСКОРОСТНЫМ ПОТОКОМ ГАЗА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПОЛУЭМПИРИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ТУРБУЛЕНТНОСТИ

https://doi.org/10.26467/2079-0619-2016-19-6-185-194

Полный текст:

Аннотация

Работа направлена на развитие и применение программного комплекса моделирования высокоскоростных турбулентных течений газа. Рассмотрены двумерные нестационарные течения в кавернах и отсеках и трехмерные течения в отсеке сложной геометрии. Используются две параметрические модели турбулентности.Проведено численное моделирование нестационарного трансзвукового течения с числом Маха набегающего потока Mоо = 0,74 в узком канале с мелкой каверной внутри. Получены зависимости статического давления в фиксиро- ванных точках пространства от времени. Показано, что отличие результатов обработки данных численного моделирова- ния с использованием быстрого преобразования Фурье от экспериментальных данных составляет не более 6-10 %.Проведено численное моделирование нестационарного трансзвукового течения с числом Маха набегаю- щего потока Mоо = 0,85 в мелкой каверне. Получены низкочастотные колебания статического давления в несколь- ких фиксированных точках пространства. Спектральные функции колебаний в центре каверны сопоставлены с экспериментальными данными и модами Росситера. Получено приемлемое соответствие расчетов эксперименту. Проведено исследование влияния геометрического фактора на частотные характеристики потока. Для этого к ка- верне добавлены круглые створки. Наличие створок привело к изменениям в самых низкочастотных модах колеба- ний. Исчезла первая мода, уменьшилась амплитуда второй моды и значительно уменьшилась амплитуда третьей моды. Изменение высоты выступающей во внешний поток части геометрии привело к изменениям амплитуд пуль- саций давления без изменения частот. Для данного случая приводится сравнение спектральных функций, получен- ных с использованием двух рассмотренных моделей турбулентности. Установлено, что значения частот отличают- ся слабо, различия имеются в амплитудах пульсаций.Проведено численное исследование влияния положения плоской заслонки на параметры нестационарного дозвукового течения с числом Маха набегающего потока Mоо = 0,65 в цилиндрическом отсеке с внутренним телом. Рассмотрены случаи отклонения заслонки внутрь отсека с углами 26 и 41º относительно горизонтальной плоско- сти, а также случай без заслонки. Получены низкочастотные колебания статического давления. Наличие заслонки не изменило частот пульсаций статического давления. С ростом угла отклонения заслонки растут амплитуды коле- баний во всех рассмотренных точках течения.Ключевые слова: моделирование турбулентных высокоскоростных течений, течение в каверне, полуэм- пирические модели турбулентности, k-Е модель турбулентности, µt-k-Е модель турбулентности.

Об авторах

Елена Владимировна Ларина
МАИ
Россия


Игорь Анатольевич Крюков
ИПМ РАН им. А.Ю. Ишлинского
Россия


Игорь Эдуардович Иванов
МГУ им. М.В. Ломоносова
Россия


Список литературы

1. Глушко Г.С., Иванов И.Э., Крюков И.А. Моделирование турбулентности в сверх- звуковых струйных течениях [Электронный ресурс] // Физико-химическая кинетика в газовой динамике: сетевой журн. 2010. Т. 9. URL: http://chemphys.edu.ru/issues/2010-9/articles/142/ (дата обращения: 09.07.2016)

2. Глушко Г.С., Иванов И.Э., Крюков И.А. Численное моделирование отрывных тече- ний в соплах [Электронный ресурс] // Физико-химическая кинетика в газовой динамике: сете- вой журн. 2010. Т.9. URL: http://chemphys.edu.ru/issues/2010-9/articles/143/ (дата обращения: 09.07.2016)

3. Крюков И.А. Расчет сверхзвуковых турбулентных течений // Вестник Московского авиационного института. 2009. Т. 16, № 2. С. 101-108

4. Иванов И.Э., Крюков И.А., Ларина Е.В. Влияние времени релаксации турбулентной вязкости на моделирование течений в соплах и струях // Известия РАН. Механика жидкости и газа. 2014. № 5. С. 149-159

5. Hirahara H., Kawahashi M., Khan M.U., Hourigan K. Experimental investigation of flu- id dynamic instability in a transonic cavity flow. Experimental Thermal and Fluid Science, 2007, vol. 31, рp. 333-347. DOI:10.1016/j.expthermflusci.2006.05.007

6. Afridi U.Z. Numerical Simulation of turbulent flow Over a Cavity. Master Thesis. Depart- ment of Appl. Math., Division of Fluid Dynamic, Chalmers University of technology, Gottingen Swe- den. 2012. 61 p

7. Савельев А.Д. О влиянии задней кромки каверны на интенсивность пульсаций потока // Известия РАН. Механика жидкости и газа. 2001. № 3. С. 79-89

8. Иванов И.Э., Крюков И.А. Квазимонотонный метод повышенного порядка точности для расчета внутренних и струйных течений невязкого газа // Математическое моделирование. 1996. Т. 8, № 6. С. 47-55

9. Глушко Г.С., Иванов И.Э., Крюков И.А. Метод расчета турбулентных сверхзвуко- вых течений // Математическое моделирование. 2009. Т. 21, № 12. С. 103-121

10. Sarkar S., Erlebacher G., Hussaini M.Y., Kreiss H.O. The analysis and modeling of dilata- tional terms in compressible turbulence. Journal of Fluid Mechanics, 1991, vol. 227, pp. 473-493

11. Chen Y. S. Applications of a new wall function to turbulent flow computations AIAA. Aerospace Sciences Meeting, 24th, Reno, NV, Jan. 6-9, 1986. 11 p

12. Rossiter J.E. Wind tunnel experiments on the flow over rectangular cavities at subsonic and transonic speeds Technical report NARC R&M №3438, Aeronautical Research Council , UK. 1964. Pp. 1-32

13. Численное исследование течения вязкого газа в прямоугольной мелкой каверне / Е.В. Ларина, И.А. Крюков, А. Шушаков, И.Э. Иванов // Материалы X международной конфе- ренции «Неравновесные процессы в соплах и струях», Алушта, 25-31 мая 2014 г. Алушта, 2014. С. 40-43


Для цитирования:


Ларина Е.В., Крюков И.А., Иванов И.Э. ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ОБТЕКАНИЯ КАВЕРН И ОТСЕКОВ ВЫСОКОСКОРОСТНЫМ ПОТОКОМ ГАЗА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПОЛУЭМПИРИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ТУРБУЛЕНТНОСТИ. Научный вестник МГТУ ГА. 2016;19(6):185-194. https://doi.org/10.26467/2079-0619-2016-19-6-185-194

For citation:


., ., . NUMERICAL SIMULATION OF CAVITY FLOW AND FLOW OVER AIRCRAFT COMPARTMENT USING SEMI-EMPIRICAL TURBULENCE MODELS. Civil Aviation High TECHNOLOGIES. 2016;19(6):185-194. (In Russ.) https://doi.org/10.26467/2079-0619-2016-19-6-185-194

Просмотров: 110


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2079-0619 (Print)
ISSN 2542-0119 (Online)