О проблемах при моделировании плоских течений вязкой жидкости при повышенных значениях числа Рейнольдса вихревыми методами в программном комплексе VM2D

О проблемах при моделировании плоских течений вязкой жидкости при повышенных значениях числа Рейнольдса вихревыми методами в программном комплексе VM2D

Ирина Александровна КОРОБОВА, Евгения Павловна РЯТИНА, Анна Александровна ХОРОШЕВА

Аннотация

Вихревые методы вычислительной гидродинамики – эффективный в инженерной практике метод определения гидродинамических нагрузок, действующих на помещенные в поток тела. Их использование позволяет производить решение задач гидроупругости в сопряженной постановке со сравнительно малыми затратами вычислительных ресурсов. Во многих приложениях рассматривается поперечное обтекание элементов конструкций, имеющих значительное удлинение, что позволяет с допустимой точностью использовать метод плоских сечений, переходя к рассмотрению плоских задач. Современные модификации вихревых методов позволяют моделировать течения вязкой несжимаемой среды. На основе метода вязких вихревых доменов в 2017-2022 гг. в МГТУ им. Н.Э. Баумана и ИСП им. В.П. Иванникова РАН создан программный комплекс VM2D. Данный код позволяет с достаточной точностью рассчитывать обтекание профилей при малых значениях числа Рейнольдса, тогда как для повышенных чисел Рейнольдса верные результаты наблюдаются лишь для профилей с острыми кромками и угловыми точками, и только на режимах, когда наиболее интенсивный отрыв происходит именно с указанных точек. Причина погрешности результатов для других режимов видится в некорректном моделировании отрыва с гладкой поверхности профиля при высоких числах Рейнольдса, что, в свою очередь, является следствием неправильного моделирования эволюции завихренности в окрестности точек (зон) отрыва. В работе приведены некоторые результаты моделирования обтекания различных профилей при различных значениях числа Рейнольдса и выдвинута гипотеза, объясняющая причину рассогласования результатов расчетов с данными экспериментов. Показано, что спектр кинетической энергии турбулентности соответствует «двумерной турбулентности».

Ключевые слова

плоское течение, вихревые методы, аэродинамические характеристики, спектр кинетической энергии турбулентности

Издание

Труды Института системного программирования РАН, том 35, вып. 2, 2023, 201-214

ISSN 2220-6426 (Online), ISSN 2079-8156 (Print).

DOI: 10.15514/ISPRAS-2023-35(2)-14

Для цитирования

Ирина Александровна КОРОБОВА, Евгения Павловна РЯТИНА, Анна Александровна ХОРОШЕВА О проблемах при моделировании плоских течений вязкой жидкости при повышенных значениях числа Рейнольдса вихревыми методами в программном комплексе VM2D. Труды Института системного программирования РАН, том 35, вып. 2, 2023, 201-214 DOI: 10.15514/ISPRAS-2023-35(2)-14.

Полный текст статьи в формате pdf Вернуться к содержанию тома