Повышение эффективности численного моделирования турбулентных отрывных течений с помощью применения гибридных сеток со структурированными разномасштабными блоками и неструктурированными вставками

Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ


Авторы

Усачов А. Е.1*, Мазо А. Б.2**, Калинин Е. И.2***, Исаев С. А.3****, Баранов П. А.4*****, Семилет Н. А.1******

1. Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского (ЦАГИ), ул. Жуковского, 1, Жуковский, Московская область, 140180, Россия
2. Казанский федеральный университет, ул. Кремлевская, 35, Казань, 420008, Россия
3. Санкт-Петербургский государственный университет гражданской авиации, ул. Пилотов, 38, Санкт-Петербург, 196210, Россия
4. Аккумуляторная Компания “Ригель”, ул. проф. Попова, 38, Санкт-Петербург, 197376, Россия

*e-mail: usachov_a@mail.ru
**e-mail: abmazo1956@gmail.com
***e-mail: kalininei@yandex.ru
****e-mail: isaev3612@yandex.ru
*****e-mail: paul-baranov@yandex.ru
******e-mail: nikita-semilet@rambler.ru

Аннотация

В статье предлагается методология применения композитных гибридных сеток для расчета турбулентных внутренних течений при небольших числах Рейнольдса. Чтобы оценить возможности предложенной методики численно моделируется внутреннее турбулентное течение в плоском канале с открытой цилиндрической каверной на различных сетках, в том числе и гибридных. Рассмотрены три вида сеток: грубая гибридная сетка, уточненная гибридная сетка с неструктурированными ставками и неструктурированная треугольная сетка. Результаты численного моделирования сравниваются с данными, полученными на экспериментальной установке в Институте механики МГУ при числе Рейнольдса Re=1.34·105 . На основе сопоставления совпадения данных расчета и эксперимента можно сделать выводы о применимости различных гибридных сеток для подобных типов течений.

Ключевые слова:

вычислительная аэродинамика, турбулентные течения, модель турбулентности, гибридные сетки

Библиографический список

  1. Ермишин А.В., Исаев С.А. Управление обтеканием тел с вихревыми ячейками в приложении к летательным аппаратам интегральной компоновки (численное и физическое моделирование). – М.: МГУ, 2003. – 360 с.

  2. Ларина Е.В., Крюков И.А., Иванов И.Э. Моделирование осесимметричных струйных течений с использованием дифференциальных моделей турбулентной вязкости // Труды МАИ. 2016. № 91.URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=75565

  3. Флетчер К. Вычислительные методы в динамике жидкостей: в 2-х томах. – М.: Мир, 1991. Т.1. – 504 с.

  4. Щукин А.В., Хабибуллин И.И., Ильинков А.В., Такмовцев В.В. Влияние формы диффузорной выемки на характер ее обтекания // Труды МАИ. 2017. № 95. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=84395

  5. Roache P.J. Computational Fluid Dynamics, Hermosa, Albuquerque: N.M., 1976, 616 p.

  6. Исаев С.А., Баранов П.А., Усачов А.Е. Многоблочные вычислительные технологии в пакете VP2/3 по аэротермодинамике. LAP LAMBERT Academic Publishing, Саарбрюкен, 2013. – 316 с.

  7. Kalinin E.I., Mazo A.B., Isaev S.A. Composite mesh generator for CFD problems // IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering, 2016, no. 158, 012047, doi:10.1088/1757-899X/158/1/012047.

  8. Баранов П.А., Гувернюк С.В., Зубин М.А., Исаев С.А. Численное и физическое моделирование циркуляционного течения в вихревой ячейке на стенке плоскопараллельного канала // Известия РАН. Механика жидкости и газа. 2000. № 5. С. 44 – 56.

  9. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. – М.: Наука, 1987. – 736 с.

  10. Patankar S. Numerical Heat Transfer and Fluid Flow, New York, Hemisphere Publishing Corporation, 1980, 152 p.

  11. Белов И.А., Исаев С.А., Коробков В.А. Задачи и методы расчета отрывных течений несжимаемой жидкости. Л.: Судостроение, 1989. – 253 с.

  12. Baranov P.A., Guvernyuk S.V., Zubin M.A., Isaev S.A., & Usachov A.E. Application various models of turbulence for calculation of incompressible internal flows // TsAGI Science Journal, 2017, vol. 48, no. 1, pp. 1 – 13.

  13. Spalart P.R., Allmares S.R. A one-equation turbulence model for aerodynamic flows // AIAA. Paper 92-0439, 30 Aerospace Sciences Meeting and Exhibit, Reno, NV, 1992.

  14. T.-H. Shih, W. W. Liou, A. Shabbir, Z. Yang, and J. Zhu. A New k-e Eddy-Viscosity Model for High Reynolds Number Turbulent Flows - Model Developmentand Validation // Computers Fluids, 1995, vol. 24, no.3, pp. 227 – 238.

  15. Menter F.R. Zonal two equation k-w turbulence models for aerodynamic flows // AIAA Paper, 1993, N93-2906, pp. 21.

  16. Menter F.R., Kuntz M., Langtry R. Ten years of industrial experience with the SST turbulence model // Turbulence, Heat and Mass Transfer 4. Ed. K.Hajalic, Y.Nogano, M.Tummers, Begell House, Inc. 2003, pp. 625 – 632.

  17. Menter F.R., Langtry R.B., Likki S.R., Suzen Y.B., Huang P.G., and Volker S. Correlation Based Transition Model Using Local Variables. Part 1 - Model Formulation. (ASME-GT2004-53452), 2004, pp. 413 – 422.

  18. Daly B.J., Harlow F.H. Transport Equations in Turbulence // Physics of Fluids, 1970, no. 13, pp. 2634 – 2649.

  19. Gibson M.M., Launder B.E., Ground Effects on Pressure Fluctuations in the Atmospheric Boundary Layer // Journal of Fluid Mechanics, 1978, no. 86, pp. 491 – 511.

  20. Launder B.E. Second-Moment Closure: Present and Future? // International Journal of Heat and Fluid Flow, 1989, vol. 10, no. 4, pp. 282 – 300.

  21. Launder B.E., Reece G.J., Rodi W. Progress in the Development of a Reynolds-Stress Turbulence Closure // Journal of Fluid Mechanics, April 1975, vol. 68, no. 3, pp. 537 – 566.


Скачать статью

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2000—2024

 Вход