Диссертация (786472), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Показано, что данная модель является однойиз лучших RANS моделей турбулентности для указанных классов течений.Практическая значимость исследования состоит в том, что его результатыпозволяют:- проводить численное моделирование двумерных и трехмерных высокоскоростныхсжимаемых течений в элементах двигательных установок летательных аппаратов наоснове полученных моделей турбулентности,- показана применимость трехпараметрических релаксационны k-ω-µt, k-ε-µt моделейтурбулентности и k-ω-µt моделей с учетом временного масштаба неравновесности,7турбулентного давления и вязких эффектов для расчета высокоскоростныхсжимаемых течений- исследована роль геометрических факторов, таких как наличие плоских икриволинейных крышек, расположение “окон” в крышках на режимы течения,возникающие в мелкой каверне.Представление результатов работы.

Основные результаты исследованийдокладывались на VII, VIII, IX, X международной конференции по неравновеснымпроцессам в соплах и струях (NPNJ-2008, NPNJ-2010, NPNJ-2012, NPNJ-2014), ХVI,ХVII,ХVIIIмеждународнойконференцииповычислительноймеханикеисовременным прикладным программным системам (ВМСППС-2009, ВМСППС-2011,ВМСППС-2013), 4-ой Всероссийской школе-семинаре "Аэрофизика и физическаямеханика классических и квантовых систем" (АФМ-2010), X Всероссийском съездепо фундаментальным проблемам теоретической и прикладной механики (2011), 5-ойВсероссийской школе-семинаре "Аэрофизика и физическая механика классических иквантовых систем" (АФМ-2011), IX Международном Симпозиуме по радиационнойплазмодинамике (РПД-2012), ХIII международной школе-семинаре «Модели иметоды аэродинамики» (ММА-2013), 29-th Congress of the International Council of theAeronautical Sciences (ICAS-2014).Публикации.

Основные научные результаты работы опубликованы в 10печатных работах, в том числе в 3 статьях в изданиях, определенных ВАК РФ дляпубликации материалов диссертаций.Личный вклад автора.Автором выполнена вся работа по решению уравнений моделей турбулентности ипостановке граничных условий для турбулентных величин в трехмерном коде расчетана неструктурированных сетках, модификации двумерного кода для использованиятрехпараметрических релаксационных моделей турбулентности, анализ влияниярелаксационного уравнения для турбулентной вязкости в задаче затуханияоднородной изотропной турбулентности.

Автор принимал непосредственное участиев формулировке предлагаемых моделей турбулентности, в разработке трехмерногопрограммного комплекса расчета течений на неструктурированных сетках,впроведении всех вычислительных экспериментов, в том числе постановке начальныхи граничных условий, соответствующих экспериментальному описанию, построению8имодификацииисследованияхсеток,проведениисходимости,расчетовприменимостииобработкемоделейихрезультатов,турбулентности,поискелитературы и подготовке публикаций по теме диссертационной работы.На защиту выносятся:1) трехпараметрическая k-ε-μt модель турбулентности, включающая уравнениястандартной k-ε модели турбулентности и дополнительное релаксационное уравнениедля турбулентной вязкости, позволяющая повысить точность прогноза отрыватурбулентного пограничного слоя в соплах, при обтекании сжимающего угла,2) результаты исследования существенных свойств моделей турбулентности,оказывающих наибольшее влияние на средние параметры турбулентности в задаче овзаимодействии однородной изотропной турбулентности со стационарной ударнойволной,3) результаты численного моделирования отрывных течений с использованиемпредложенных трехпараметрических моделей турбулентности в соплах [111, 164, 57],недорасширенной сверхзвуковой струе [152], отрывного течения вблизи сжимающегоугла [155, 10, 93], широко используемых для верификации различных моделейтурбулентности,4) результаты численного моделирования сверхзвукового двумерного течения ввоздухозаборнике [107],5)результатычисленногоисследованияметодовуправленияпараметрамиколебательного режима течения вязкого газа в открытой мелкой каверне с помощьюгеометрического фактора.Структура работы.

Работа состоит из введения, 5 глав, заключения, спискаиспользованных источников, включающего 184 наименования. Работа содержит 140иллюстраций. Номера рисунков и формул состоят из номера главы и текущего номеравнутри главы, например, (1.13) – формула 13 из главы 1. Объем работы составляет165 страниц.СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.Во введении обосновывается актуальность темы диссертации, сформулированацель диссепртации, показана научная новизна и практическая значимость полученных9результатов, представлены положения, выносимые на защиту.

Дан краткий обзорлитературы по существующим RANS-моделям турбулентности.В первой главе содержится описание математической модели, включающейтрехпараметрическую k-ω-µt модель турбулентности и ее модификаций, и результатычисленных и аналитических исследований данной модели на примере течений вдалиот стенок.В разделе 1.1 описана часть математической модели турбулентного теченияидеального газа, включающая систему осредненных по Фавру уравнений переносамассы, импульса и энергии.В разделе 1.2представлены используемые двухпараметрические k-ε и k-ωмодели турбулентности и релаксационное уравнение для турбулентной вязкости.В разделе 1.3 предложены четыре варианта его модификации с учетомвозможного влияния неравновесности, турбулентного давления, вязких эффектов и наоснове масштаба времени и равновесной турбулентной вязкости k-ε модели.В разделе 1.4 кратко изложены используемые граничные условия.В разделе 1.5 для понимания смысла неравновесной турбулентной вязкостирассмотрено влияние на значение турбулентной вязкости релаксационного уравненияв задаче затухания однородной изотропной турбулентности.Вразделе1.6дляанализавозможностеймоделейтурбулентностипрогнозировать средние параметры турбулентности в задачах с ударными волнамипредставлены результаты численного исследования взаимодействия затухающейтурбулентности со стационарной ударной волной.В разделе 1.7.

Приведены результаты численного моделирования течения внедорасширенной сверхзвуковой струе, экпспериментально исследованной в [152],полученныесприменениемразработанныхтрехпараметрическихмоделейтурбулентности и их сравнение с результатами, полученными с исходнойтрехпараметрической моделью и двухпараметрическими k-ε и k-ω моделямитурбулентности.В разделе 1.8 содержатся выводы по главе 1.10Во второй главе представлено описание программного комплекса расчетапространственных турбулентных течений на неструктурированных сетках иприведены результаты тестирования данного программного комплекса.В разделе 2.1 кратко представленная в главе 1 система уравненийпредставлена в векторной форме, более удобной с точки зрения использованиячисленных схем.В разделе 2.2 кратко описан используемый численный метод.В разделе 2.3 представлены результаты тестирования, полученные в процессемоделирования течений в двугранном угле [77], недорасширенной сверхзвуковойструе, обтекания спускаемого аппарата Fire II, в дозвуковом пограничном слое наплоской пластине, и вблизи модели волнолета [87].В разделе 2.4 представлена картина течения вблизи модели ГПВРД.В разделе 2.4 содержатся результаты численное моделирование сверхзвуковойтурбулентной струи на основе LES подхода без дополнительной генерацииискусственной турбулентности во входной плоскости.В разделе 2.6 содержатся выводы по главе 2.В третьей главе приводятся настройка предложенных моделей турбулентностина основе сверхзвукового отрывного течения внутри плоского сопла и результатычисленного моделирования отрывных течений в соплах для случаев плоского иосесимметричных профилированного и конических сопел.В разделе 3.1 представлены результаты настройки параметров предложенныхмодификацийтрехпараметрическихмоделейтурбулентностиирезультатычисленного моделирования течения внутри плоского сопла [111].В разделе 3.2 описаны результаты численного моделирования течения внутриосесимметричного сопла с толстой стенкой, предложенного для тестированиямоделей турбулентности в ходе европейской конференции по аэрокосмическимнаукам [164] с использованием трехпараметрических k-ω-µt и k-ε-µt моделейтурбулентности.В разделе 3.3 содержатся результаты численного моделирования течения внутринескольких вариантов осесимметричных сопел из работы [57] и сравнение различных11вариантов рассматриваемых двухпараметрических и трехпараметрических моделейтурбулентности, в том числе из числа предложенных.В разделе 3.4 содержатся выводы по главе 3.В четвертой главе рассматриваются численное моделирование сверхзвуковых игиперзвуковых течений вблизи сжимающих углов и в воздухозаборниках.Вразделесверхзвуковогоиспользованием4.1представленытурбулентногорезультатытечениядвухпараметрическихвблизиичисленногосжимающегомоделированияуглатрехпараметрических[155]смоделейтурбулентности.Вразделе4.2приводятсярезультатымоделированиясверхзвуковоготурбулентного течения вблизи двумерной ступеньки с наклонной наветреннойгранью [10].Вразделе4.3содержатсярезультатычисленногомоделированиягиперзвукового турбулентного течения вблизи сжимающего угла.В разделе 4.4 представлены результаты моделирования сверхзвукового [107] игиперзвукового[127]теченияввоздухозаборнике.рассмотрено с использованием k-ω-µtСверхзвуковоетечениеи k-ε-µt моделей турбулентности, агиперзвуковое с использованием k-ε-µt модели.В разделе 4.5 содержатся выводы по главе 4.В пятой главе результаты проведенного численного моделирования обтеканиякаверн до-трансзвуковым потоком воздуха.В разделе 5.1 представлены три варианта двумерных дозвуковых течений впрямоугольной каверне, в том числе течений, описанных в [84, 83], и сравнение наодном из вариантов результатов двумерного и трехмерного моделирования.В разделе 5.2 представлены результаты исследования обтекания прямоугольнойкаверны с плоской крышкой и окном в двухмерном приближении.В разделе 5.3 содержится численное исследование обтекания прямоугольнойкаверны с крышкой в виде дуги окружности и окном в двухмерном приближении.В разделе 5.4 содержатся выводы по главе 5.В заключении сформулированы основные полученные результаты.12ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫВыбор подходящих моделей турбулентности из класса RANS моделейосложняетсяихогромнымразнообразием.Средимоделейтурбулентностисуществует целый класс одно- и двухпараметрических моделей, большая частьконстант которых настраивалась на канонические течения и описывает их достаточноточно.

Характеристики

Список файлов диссертации