Диссертация (1149881), страница 15
Текст из файла (страница 15)
В результате методических расчётов показано, что в разработанном алгоритме рольсхемной "вязкости" при аппроксимации конвективных членов в исходныхуравнениях мала, если в потоке отсутствуют обширные области отрываи крупномасштабная вихревая структура, что позволяет с достаточнымдоверием относиться к результатам решения уравнений Навье−Стокса иРейнольдса. Компьютерная программа была также протестирована на задаче поперечного обтекания цилиндра при умеренных числах Рейнольдсаи получено хорошее согласие с известными экспериментальными данными.3. Численные расчёты движения дисперсной фазы в системе решётокоснованы на лагранжевом описании бесстолкновительной примеси и наметоде Монте-Карло для столкновительной. При расчёте столкновенийчастиц с лопатками (профилями) использовалась теория удара с учётом127неупругости ударного взаимодействия и трения в области контакта.
Примоделировании рассеяния отражённых частиц несферической формы приотскоке от лопаток задавалась случайная ориентация каждой частицы перед столкновением. Распределение частиц по размерам в невозмущённомпотоке описывалось логарифмически-нормальным законом.4. Исследованы течения несущего газа для двух режимов: расчётного (V∞ = 200 м/с), соответствующего скорости крейсерского полета летательного аппарата, и нерасчётного (V∞ = 100 м/с), соответствующеговзлёту или посадке. Наряду с построением полей параметров (числа Маха, энтропийной функции, давления) использовался метод визуализации спомощью безынерционных частиц-маркеров. Этот метод позволил выявить"тонкую" структуру потока. В первом случае (V∞ = 200 м/с) отрывные зоны при обтекании профилей обеих решёток не возникают.
Во втором случае(V∞ = 100 м/с) появляются обширные зоны возвратно-циркуляционных течений, которые сносятся вниз по потоку, приводя к очень сложной нестационарной картине течения с крупномасштабной вихревой структурой.5. В результате систематического численного исследования структуры течения примеси найдено, что во всех случаях первоначальноепространственно-однородное поле концентрации примеси становится существенно неоднородным. При этом монодисперсная примесь образует тонкиеслои с высокой концентрацией (в несколько раз выше, чем в невозмущённом потоке), которые могут представлять значительную эрозионную опасность для последующих венцов и других элементов тракта турбомашины.Эффекты случайной природы "размазывают" эти слои, уменьшая эрозионную опасность.
Сравнительный анализ влияния этих эффектов показал,что при рассмотренных параметрах задачи доминирующую роль в формировании картины течения примеси играют эффект рассеяния частиц из-занесферической формы при отскоке от лопаток и полидисперсность примеси. При этом роль столкновений между частицами и обратное влияниепримеси на несущий газ в исследованных диапазонах скорости невозмущённого потока, размера частиц и концентрации примеси оказалась для128достаточно мелких частиц (радиуса 5 и 10 мкм) очень малой даже приобъёмной концентрации α = 10−3 (что соответствует одинаковому порядкумассовых концентраций газовой и дисперсной фаз), а для крупных частиц(радиуса 20 мкм) существенной, причём при указанной выше концентрации влияние столкновений сравнимо с первыми двумя эффектами.
Обратное влияние примеси на течение несущего газа во всех случаях оказалосьнезначительным.129СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ[1] Андерсон Д., Таннехилл Дж., Плетчер Р. Вычислительная гидромеханика и теплообмен. В 2-х т. − М.: Мир, 1990.[2] Асмолов Е.С. О поперечной силе, действующей на сферическую частицу в ламинарном пограничном слое. // Изв. АН СССР, МЖГ. 1989. N5.
c. 66−77.[3] Бабуха Л.Г., Шрайбер А.А. Взаимодействие частиц полидисперсноговещества в двухфазных потоках. − Киев: Наук. думка, 1972. − 176 с.[4] Бутенин Н.В., Лунц Я.Л., Меркин Д.Р. Курс теоретической механики: Учебник в 2-х томах. Т. 2. Динамика. − М.: Наука, 1979. − 544с.[5] Валландер С.В.
Лекции по гидроаэромеханике. − Л.: Изд-во Ленингр.ун-та, 1978. − 312 с.[6] Вараксин А.Ю. Турбулентные течения газа с твёрдыми частицами. −М.: Физматлит, 2003. − 192 с.[7] Волков А.В. Метод численного исследования обтекания пространственных конфигураций путём решения уравнений Навье−Стокса наоснове схем высокого порядка точности. Дисс. ...
докт. физ.-мат. наук.// ЦАГИ − Москва, 2010. − 189 с.[8] Волков А.Н., Циркунов Ю.М. Кинетическая модель столкновительнойпримеси в запылённом газе и её применение к расчёту обтекания тел.// Изв. РАН, МЖГ. 2000. N 3. с. 81−97.[9] Волков А.Н., Циркунов Ю.М. Влияние дисперсной примеси на течение и теплообмен при поперечном обтекании цилиндра сверхзвуковымпотоком запылённого газа. // Изв.
РАН, МЖГ. 2005. N 4. с. 81−97.130[10] Газовая динамика. Избранное. В 2 т. / Под общей ред. А.Н. Крайко.Ред.-сост. А.Н Крайко, А.Б. Ватажин, А.Н. Секундов. − 2-е изд. испр.− М.: ФИЗМАТЛИТ, 2005. − 720 и 752 с.[11] Гарбарук А.В., Стрелец М.Х., Шур М.Л. Моделирование турбулентности в расчётах сложных течений. Учебное пособие. − СанктПетербург: Изд-во Политехнического ун-та, 2012 г. − 88 c.[12] Гильманов А.Н. Методы адаптивных сеток в задачах газовой динамики. − М.: ФИЗМАТЛИТ, 2000. − 248 с.[13] Годунов С.К., Забродин А.В., Иванов М.Я., Крайко А.Н., ПрокоповГ.П.
Численное решение многомерных задач газовой динамики. − М.:Наука, 1976. − 400 с.[14] Джайчибеков Н.Ж., Матвеев С.К. Расчёт обтекания затупленныхтел газовзвесью с учётом хаотического движения частиц. Дисс. ...канд. физ.-мат. наук. / Ленингр. гос. ун-т. − Л., 1986. − 129 с.[15] Джайчибеков Н.Ж., Матвеев С.К. Расчёт обтекания сферы газовзвесью на основе трёхкомпонентной модели двухфазной среды. // Вестник Ленингр. гос.
ун-та. Сер. "Матем. механ. астрон." 1985. N 22. c.57−62.[16] Зайчик Л.И. Проблемы и методы моделирования гидродинамики итеплообмена в двухфазных турбулентных потоках. // Труды ВторойРоссийской национальной конференции по теплообмену. В 8 томах.Т.1. Пленарные и общие проблемные доклады. Доклады на круглыхстолах. − М.: Изд-во МЭИ, 1998. с. 47−52.[17] Зельдович Я.Б., Мышкис А.Д. Элементы математической физики.Среда из невзаимодействующих частиц. − М.: Наука, 1973. − 351 с.[18] Иванов М.С., Рогазинский С.В.
Сравнительный анализ алгоритмовпрямого статистического моделирования в динамике разреженного газа. // ЖВММФ, 1988, Т. 28, N 7, с. 1058−1070.131[19] Кашеваров А.В., Стасенко А.Л. Взаимодействие частиц различнойформы с несущим континуальным потоком газа (обзор). // Учёныезаписки ЦАГИ, 2014, Т. 45, N 5, с. 1−17.[20] Киселёв С.П., Фомин В.М.
Континуально-дискретная модель смесигаз-твёрдые частицы при малой объёмной концентрации частиц. //ПМТФ. 1986. N 2. с. 93−100.[21] Киселёв С.П., Фомин В.М. Исследование каустик в двухфазной средегаз-частицы. // ПМТФ. 1987. N 4. с. 164−170.[22] Киселёв В.П., Киселёв С.П., Фомин В.М. Взаимодействие ударнойволны с облаком частиц конечных размеров. // ПМТФ. 1994.
N 2.с. 26−37.[23] Кнут Э. Дональд. Искусство программирования. − М.: Изд.-во "Вильямс 2007.[24] Кочин Н.Е., Кибель И.А., Розе Н.В. Теоретическая гидромеханика.Ч. I и II. 584 с. и 728 с. − М.: Физматлит, 1963.[25] Крайко А.Н., Стернин И.Е. К теории течений двухскоростной сплошной среды с твёрдыми или жидкими частицами. // ППМ, 1965. Т.
29.Вып. 3. с. 418−429.[26] Куликовский А.Г., Погорелов Н.В., Семёнов А.Ю. Математические вопросы численного решения гиперболических систем уравнений. − М.:ФИЗМАТЛИТ, 2001. − 608 с.[27] Лашков В.А. Об экспериментальном определении коэффициентов восстановления скорости частиц потока газовзвеси при ударе о поверхность. // ИФЖ.
1991. Т. 60. N 2. с. 197−203.[28] Любимов Д.А. Анализ турбулентных струйных и отрывных теченийв элементах ТРД комбинированными RANS/LES - методами высокого132разрешения. Дисс. ... докт. физ.-мат. наук. // ЦИАМ − Москва, 2014.− 289 с.[29] Любимов Д.А. Применение комбинированного RANS/ILES-методадля исследования отрывных пространственных турбулентных теченийв криволинейных диффузорах. // ТВТ. 2010. Т. 48.
N 2. С. 279−289[30] Любимов Д.А. Разработка и применение метода высокого разрешениядля расчета струйных течений методом моделирования крупных вихрей. // ТВТ. 2012. Т. 50. N 3. С. 450−466.[31] Матвеев С.К. Математическое описание обтекания тел потоком газовзвеси с учётом влияния отражённых частиц. // Движение сжимаемойжидкости и неоднородных сред.
− Л.: Изд-во Ленингр. ун-та, 1982. с.189−201. ("Газодинамика и теплообмен". Вып. 7)[32] Матвеев С.К. Модель газа из твёрдых частиц с учётом неупругихсоударений. // Изв. АН СССР, МЖГ. 1983. N 6. с. 12−16.[33] Матвеев С.К. Динамика газа неполностью упругих частиц. // Динамика неоднородных и сжимаемых сред. − Л.: Изд-во Ленингр. ун-та,1984. с. 3−11. ("Газодинамика и теплообмен". Вып.
8)[34] Нигматулин Р.И. Динамика многофазных сред. В 2-х частях. − М.:Наука. 1987. − 464 с. и 360 с.[35] Осипцов А.Н. Течение запылённого газа на начальном участке плоского канала и круглой трубы. // Изв. АН СССР, МЖГ. 1988. N 6. с.80−87.[36] Прис К. (под ред.) Эрозия. − М.: Мир, 1982. − 464 с.[37] Панфилов С.В., Циркунов Ю.М. Рассеяние несферических частицпримеси при отскоке от гладкой и шероховатой поверхностей в высокоскоростном потоке газовзвеси. // ПМТФ.
2008. N 2. с. 79−88.133[38] Протодьяконов И.О., Цибаров В.А., Чесноков Ю.Г. Кинетическая теория газовзвесей. − Л.: Изд-во Ленингр. ун-та, 1985. − 200 с.[39] Рамм М.С., Шмидт А.А. Влияние частиц, отражённых от поверхности, на картину сверхзвукового обтекания затупленного тела потокомгазовзвеси. // Численные методы в механике сплошной среды. 1986.Т. 17. N 6. с. 108−113.[40] Рамм М.С., Шмидт А.А. Обтекание затупленного тела потоком газовзвеси.
I. Учёт отражения дисперсных частиц от обтекаемой поверхности, оценка вклада столкновений между частицами. − Л., 1987. −24 с. (Препр./ АН СССР. ФТИ; N 1097).[41] Рамм М.С., Шмидт А.А. Влияние механизма эрозионного разрушения на обтекание затупленного тела потоком газовзвеси. − Л., 1987.− 24 с. (Препр./ АН СССР. ФТИ; N 1045).[42] Седов Л.И.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
