О влиянии дефлекторов, расположенных вблизи поверхности цилиндра, на сопротивление системы «цилиндр-пластины»


Авторы

Ле В. Х.*, Фролов В. А.**

Самарский национальный исследовательский университет им. академика С.П. Королева, Московское шоссе, 34, Самара, 443086, Россия

*e-mail: halevan@mail.ru
**e-mail: frolov_va_ssau@mail.ru

Аннотация

В статье показана эффективность метода снижения лобового сопротивления цилиндра с установкой плоской пластины сзади и дефлекторов спереди вблизи его поверхности при числе Рейнольдса Re=105. Результаты моделирования выполнены с помощью вычислительного пакета ANSYS Fluent. Установлено, что коэффициент сопротивления комбинации цилиндра с одним плоским дефлектором и с установкой дополнительной разделительной задней пластины, может существенно снизить коэффициент лобового сопротивления до минимального значения 0,45. Приведённые данные можно рекомендовать для аэродинамического проектирования тел с цилиндрическим поперечным сечением с целью снижения их лобового сопротивления.

Ключевые слова:

пассивный метод снижения сопротивления, система цилиндр-пластины, коэффициент лобового сопротивления, число Рейнольдса

Библиографический список

  1. Догваль А.В. Применение отсоса потока для управления сходом крупномасштабных вихрей при отрыве пограничного слоя // Прикладная механика и техническая физика. 2006. Т. 47. № 4 (278). С. 60-65.

  2. Корнилов В.И. Управление турбулентным пограничным слоем путём вдува воздуха за счёт ресурсов внешнего потока // Теплофизика и аэромеханика. 2015. Т. 22. № 4. С. 429-443.

  3. Абрамова К.А., Судаков В.Г. Оптимизация управления течением с помощью тангенциального выдува на трансзвуковом профиле крыла // Труды МАИ. 2019. № 105. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=104133

  4. Захаренков М.Н. Учёт зависимости вязкости от температуры в задачах обтекания цилиндра несжимаемой средой // Теплофизика и аэромеханика. 2007. Т. 14. № 4. С. 563-590.

  5. Гайфуллин А.М., Хайруллин К.Г. Управление бафтингом с помощью движущейся поверхности // Прикладная математика и техническая физика. 2020. T. 61. № 6 (364). C. 91-99. DOI: 10.15372/PMTF20200612

  6. Choi H., Jeon W.P., Kim J. Control of flow over a bluff body // Annual Review of Fluid Mechanics, 2008, vol. 40, pp. 113–139. DOI: 10.1146/annurev.fluid.39.050905.110149

  7. Сакорнсин Р., Попов С.А. Улучшение аэродинамических характеристик комбинированного крыла путем добавления треугольного выступа // Труды МАИ. 2013. № 65. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=35943

  8. Скорынина, А.О., Ерохин П.В., Артамонова Л.Г. Определение влияния дополнительного органа управления (щитком) на аэродинамические характеристики профиля крыла // Труды МАИ. 2012. № 61. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=35658

  9. Apelt C.J., West G.S., Szewczyk A.A. The effects of wake splitter plates on the flow past a circular cylinder in the range 104<Re<5×104 // Journal of Fluid Mechanics, 1973, vol. 61 (01), pp. 187–198. DOI: 10.1017/S0022112073000649

  10. ANSYS FLUENT, Theory Guide (Release 16.2). ANSYS, Inc., 2015.

  11. Wilcox D.C. Turbulence modeling for CFD. Second Edition. Palm Drive: DCW Industries Inc., 2004, 540 p.

  12. Menter F.R. Two-equation eddy-viscosity turbulence models for engineering applications // AIAA Journal, 1994, vol. 32, no. 8. рр. 269−289. DOI: 10.2514/3.12149

  13. Basohbatnovinzad M., Shams M., Pouryoussefi S.G. et al. Experimental and numerical investigation of flow around an inline square cylinder array at a high Reynolds number // Archive of Applied Mechanics, 2022, vol. 92, рр. 3433–3446. DOI: 10.1007/s00419-022-02284-1

  14. Dewanshu D., Ashwin S., Senthilkumar S. POD analysis of the wake behind a circular cylinder with splitter plate // European Journal of Mechanics, – B /Fluids, 2022, vol. 93, рp. 1-12. DOI: 10.1016/j.euromechflu.2021.12.010

  15. Котовский В.Н., Ништ М.И., Федоров P.M. Математическое моделирование на ЭВМ стационарного и нестационарного обтекания телесных профилей и решеток идеальной несжимаемой жидкостью // Доклады АН СССР. 1980. Т. 252. № 6. С. 1341-1345.

  16. Козлова А.С. Сравнение стационарного и нестационарного решений для задач обтекания эллиптических цилиндров в программе FLOW SIMULATION // ХХI Всероссийский семинар по управлению движением и навигации летательных аппаратов (Самара, 13-15 июня 2018): сборник трудов. - Самара: Изд-во СНЦ РАН, 2019. С. 46-49.

  17. Anderson E, Szewczyk A. Effects of a splitter plate on the near wake of a circular cylinder in 2 and 3-dimensional flow configurations // Experiments in Fluids, 1997, vol. 23, рp. 161–174. DOI: 10.1016/s0894-1777(97)10009-7

  18. Чжен П. Отрывные течения. – М.: Мир, 1972. – 298 с.

  19. Wieselsberger C. Neuere Feststellungen über die Gesetze des flüssigkeits und Luftwiderstands // Physikalische Zeitschrift, 1921, vol. 22, рp. 321–328.

  20. Achenbach E. Distribution of local pressure and skin friction around a circular cylinder in cross-flow up to Re=5×106 // Journal of Fluid Mechanics, 1968, vol. 34 (4), рp. 625-639.

  21. FrolovV.A., Kozlova A.S. Reducing cylinder drag by adding a plate // AIP Conference Proceeding, U.S.A., 2017, vol. 1893 (1), рp. 030074. DOI: 10.1063/1.5007532

Скачать статью

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2000—2024

 Вход