НАУКА и ОБРАЗОВАНИЕ

Файл статьи: SE-BMSTU...o490.pdf (1112.95Кб)

УДК 532.582.33

Россия,  МГТУ им. Н.Э. Баумана

Метод вихревых элементов позволяет моделировать нестационарные гидродинамические процессы в несжимаемой среде с учетом эволюции вихревой пелены, в том числе с учетом деформаций или перемещений конструкции или ее звеньев.
Для расчета гидродинамических характеристик, на базе метода вихревых элементов был разработан программный комплекс MVE3D.  В программе в качестве вихревого элемента (ВЭ) используется симметричный вортон-отрезок. Для удовлетворения граничных условий на поверхности используются замкнутые вортонные рамки.
С помощью данного программного комплекса моделировалось обтекание потоком несжимаемой среды цилиндрического тела удлинением L/D=13 со сферическим затуплением в передней части при угле атаки в 10°. Анализировалось распределение коэффициента давления по поверхности тела на верхней и нижней образующих. Результаты расчета сравнивались с известными экспериментальными данными.
Были рассмотрены расчетные схемы с различным количеством вортонных рамок. Также варьировался радиус ВЭ. Проведенные вычисления позволили установить степень дискретизации поверхности, необходимую для получения результатов близких к полученным в эксперименте. Показано, что для адекватного воспроизведения распределения давления в области перехода сферической поверхности в цилиндрическую, на наветренной стороне требуется высокая степень дискретизации.
На основе полученных результатов можно сделать вывод о необходимости совершенствования расчетной схемы на повехности тела, позволяющей точнее описывать поток завихренности в областях с резким изменением геометрии обтекаемого тела.

1. Трехмерное отрывное обтекание тел произвольной формы / под ред. С.М. Белоцерковского. М.: ЦАГИ, 2000. 265 с.
2. Калугин В.Т., Мордвинцев Г.Г., Попов В.М. Моделирование процессов обтекания и управления аэродинамическими характеристиками летательных аппаратов. М.: Изд-во МГТУ им. Н . Э . Баумана , 2011. 527 с .
3. Alkemade. A.J.Q. On Vortex Atoms and Vortons: PhD Thesis. Delft, The Netherlands, 1994. 209 p.
4. Cottet G.-H., Koumoutsakos P. Vortex Methods: Theory and Practice. Cambridge: Cambridge University Press, 2000. 320 p.
5. Katz J., Plotkin A. Low-speed aerodynamics. Cambridge: Cambridge University Press, 2001. 629 p.
6. Marchevsky I.K., Scheglov G.A. Symmetrical Vortex Fragmenton as a Vortex Element for Incompressible 3D Flow Simulation // In: Computational Fluid Dynamics 2010: Proceedings of the 6th International Conference on Computational Fluid Dynamics. ICCFD6 / ed. by A. Kuzmin. Springer Berlin Heidelberg, 2011. P. 897-898. DOI: 10.1007/978-3-642-17884-9_119
7. Щеглов Г.А. О применении вортонных рамок в методе вихревых частиц // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Естественные науки. 2008. № 2. С. 104-113.
8. Петров К.П. Аэродинамика транспортных космических систем. М.: Эдиториал УРСС, 2000. 366 с.
9. Lighthill M.J. Introduction. Boundary Layer Theory // Laminar Boundary Layers / edited by J. Rosenhead. New-York: Oxford University Press, 1963. P. 54-61.
10. Андронов П.Р., Гувернюк С.В., Дынникова Г.Я. Вихревые методы расчета нестационарных гидродинамических нагрузок. М.: Изд-во Моск. ун-та, 2006. 184 с.