Чисельне моделювання та експериментальне дослідження біляекраних течій (стр. 3 из 4)
ВИСНОВКИ
Дисертаційна робота є науковою працею, в якій експериментально та чисельно досліджено обтікання тіл поблизу екрану, розроблено методики, алгоритми, програми, що грунтуються на методі дискретних вихорів, нестаціонарних рівняннях Нав’є-Стокса для ламінарного та турбулентного режимів в змінних вихор - функція течії, якi записані в криволінійній неортогональній системі координат. Вище перелічене можна кваліфікувати як новий розв’язок актуальної задачі дослідження процесів аеродинаміки транспортних засобiв та їх елементiв поблизу екрану.
Основні наукові та практичні результати досліджень полягають в наступному.
1. Експериментально встановлено особливості обтікання тонкого профілю крила для малих відстаней до екрану. Одержано залежності аеродинамічних коефіцієнтів від кута атаки та відстані до екрану. Проведена візуалізація течії в околі передньої крайки профілю дозволила встановити її безвідривну структуру.
2. Розроблено методики, алгоритми та програми побудови розрахункових сіток на основі алгебраїчних методів та шляхом розв’язку диференціальних рівнянь. Сітки, що побудовані за допомогою розв’язку системи диференціальних рівнянь Пуассона з керованим розмiщенням вузлiв всерединi фiзичної областi для біляекранних течій є більш адаптованими до структури течії.
3. Досліджено ефективність розроблених методик, алгоритмів, програм розв’язку рівнянь Нав’є-Стокса, якi записанi в криволінійній неортогональній системі координат, з використанням наступних схем їх апроксимації: протипоточної, гібридної, Леонардо другого та третього порядку, методу верхньої релаксації, предиктор-коректор з розщепленням за часом, змінних напрямків, факторизованої з векторною та скалярною прогонками на задачах рециркуляційної течії в каверні та відривному обтіканні ізольованого циліндра. Схеми Леонардо другого і третього порядку апроксимації та факторизована схема показали найкращу результативність при порівнянні на точність та час розрахунку.
4. Розроблено та реалізовано методики розрахунку поля тиску в криволінійній неортогональній системі координат з використанням рівнянь Пуассона для тиску та змінної Бернуллі, методу SIMPLER, прямого інтегрування рівнянь кількості руху. Зiставлення розрахованих параметрiв з експериментальними даними показало перевагу SIMPLER методу та прямого iнтегрування рiвнянь кiлькостi руху над iншими.
5. На основі експериментальних даних, методу дискретних вихорів, повних та осереднених рівнянь Нав’є-Стокса, що замкнені двопараметричною k-e моделлю турбулентності, досліджено обтікання колового циліндру, профілю крила та автомобіля поблизу екрану. Визначено межі застосування використаних моделей, чисельних методик та алгоритмів в залежності від кута атаки та відстані до екрану.
ОПУБЛІКОВАНІ РОБОТИ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ
1. Заславский Б.Л., Молотков О.Н., Сохацкий А.В. О математическом моделировании аэродинамических процессов невязкого обтекания тел вблизи экрана // ИГТМ. Отделение физико-технических проблем транспорта на сверхпроводящих магнитах.- Днепропетровск, 1991.-20с. - Деп. в ВИНИТИ 31.10.91, №4180-Б91.
2. Сохацкий А.В. Об одном способе аппроксимации крылового профиля с использованием кубических сплайнов // ИГТМ. Отделение физико-технических проблем транспорта на сверхпроводящих магнитах. - Днепропетровск, 1991. -9с. - Деп. в ВИНИТИ 15.01.91, №140-Б92 .
3. Сохацький А.В. Математичне моделювання потенціального обтікання крилового профілю поблизу екрану методом дискретних вихорів /ІГТМ. Відділення фізико-технічних проблем транспорту на надпровідних магнітах. - Дніпропетровськ, 1992. - 11с. - Деп. в Укр. ІНТІ 06.05.92р., №582-Ук92.
4. Заславский Б.Л., Приходько А.А., Сохацкий А.В. Численное моделирование и экспериментальные исследования аэродинамики элементов транспортных средств вблизи опорных поверхностей// Численные методы в гидравлике и гидродинамике.- Донецк: ДонГУ, 1994.-C.32.
5. Заславский Б.Л., Приходько А.А., Сохацкий А.В. Экспериментальные исследования и численное моделирование обтекания транспортных средств над опорной поверхностью // Прикладные проблемы механики жидкости и газа.- Севастополь: Cев. ГТУ, 1994. - С.17.
6. Заславський Б.Л., Приходько О.А., Сохацький А.В. Дослідження аеродинаміки наземних транспортних засобів // Праці 2-го міжнародного симпозіуму українських інженерів-механіків.- Львів: ЛДУ "Львівська полiтехніка", 1995.- С.176-177.
7. Заславский Б.Л., Приходько А.А., Сохацкий А.В. Проблемы математического и экспериментального моделирования дозвукового обтекания транспортных средств вблизи профилированной поверхности // Прикладные проблемы механики жидкости и газа.- Севастополь: Cев. ГТУ, 1995. - C.105.
8. Сохацкий А.В. Методика расчета давления при решении уравнений Навье-Стокса в переменных завихренность функция тока // Прикладные проблемы механики жидкости и газа.- Севастополь: Cев. ГТУ, 1995. - C.102.
9. Сохацкий А.В. Численное моделирование обтекания профиля вблизи земли с использованием уравнений Навье - Стокса// Труды международной конференции ”Развитие легкомоторной авиации”. Авиация общего назначения.- Киев: Международный университет гражданской авиации.- 1995.- №9.- C.18.
10. Заславский Б.Л., Приходько А.А., Сохацкий А.В. Перспективы применения моделей и методов вычислительной аэродинамики при разработке легкомоторной авиации // Труды международной конференции ”Развитие легкомоторной авиации”. Авиация общего назначения.- Киев: Международный университет гражданской авиации.- 1995.- №9.-C.18.
11. Заславский Б.Л., Приходько А.А., Сохацкий А.В. Современные проблемы математического и экспериментального моделирования аэродинамики транспорт-ных средств на магнитном подвесе // Проблемы механики железнодорожного транспорта. Труды IX международной конференции.- Днiпропетровськ: Державний технiчний унiверситет залiзничного транспорту, 1996. -C.160.
12. Заславський Б.Л., Сохацький А.В., Кравець В.В., Кришко Є.П. Про один пiдхiд математичного моделювання руху високошвидкiсного залiзничного вагону // Проблемы механики железнодорожного транспорта. Труды IX Международной конференции.- Днiпропетровськ.: Державний технiчний унiверситет залiзничного транспорту, 1996. - C.161.
13. Заславский Б.Л., Приходько А.А., Сохацкий А.В. Некоторые аспекты математического моделирования аэродинамики наземных транспортных средств // Прикладные проблемы механики жидкости и газа.- Севастополь: Cев.ГТУ,1996.- C.17.
14. Сохацкий А.В. Порiвняння нових та вiдомих методик розв'язку рiвнянь Нав’є-Стокса в змiнних вихор-функцiя течiї в криволiнiйнiй неортогональнiй системi координат // Приднiпровський науковий вiсник.- Дніпропетровськ: Днiпропетровський державний унiверситет.- 1996. -№4.- C.20.
15. Сохацький А.В. Неявна факторизована схема апроксимації рівнянь Нав’є-Стокса в змінних вихор - функція течії // Прикладные проблемы механики жидкости и газа.- Севастополь: Cев. ГТУ.- 1996. - C.51.
16. Заславський Б.Л., Приходько О.А., Сохацький А.В. Застосування чисельного моделювання для вибору аеродинамічної форми транспортних засобів // Праці 3-го міжнародного симпозіуму українських інженерів-механіків.- Львів: ЛДУ "Львівська політехніка", 1997.- C.191-192.
17. Заславський Б.Л., Приходько О.А., Сохацький А.В. Про чисельне моделювання обтiкання транспортних засобiв // Труды II научно-технической конференции "Гидроаэромеханика в инженерной практике". - Киев-Черкассы : Изд-во НТУУ,1997. - С. 84-85.
18. Заславский Б.Л., Приходько А.А., Сохацкий А.В. Сравнительный анализ применения метода дискретных вихрей и уравнений Навье-Стокса для решения задач аэродинамики тел вблизи поверхности земли // Методы дискретных особенностей в задачах аэродинамики, электродинамики и теории дифракции.- Киев: Институт математики НАН Украины, 1997. - C.78-81.
19. Сохацький А.В. Застосування
моделі турбулентності для розрахунку обтікання колового циліндру // Методы дискретных особенностей в задачах аэродинамики, электродинамики и теории дифракции. - Киев: Институт математики НАН Украины, 1997.-C.143-146.20. Заславский Б.Л., Приходько А.А., Сохацкий А.В. Расчет обтекания кругового цилиндра с использованием k-e модели турбулентности // Прикладные проблемы механики жидкости и газа.- Севастополь: Cев. ГТУ, 1997. -C.80.
21. Приходько О.А., Сохацький А.В. До розрахунку вiдривного обтiкання колового цилiндра поблизу екрану //Физико-технические и технологические приложения математического моделирования. - Киев: Институт математики НАН Украины, 1998. - С.207-210.
В опублікованих наукових працях [1, 4-8, 10-13, 16-18, 20-21] внесок співавторів полягає в спільній постановці задачі, а [12] в виборі методики, оцінцi її ефективності та меж застосування.
АНОТАЦІЯ
Сохацький А.В. Чисельне моделювання та експериментальне дослідження біляекраних течій. - Рукопис.
Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.02.05 - механіка рідин, газу та плазми. - Дніпропетровський державний університет, Дніпропетровськ, 1998.
Дисертацію присвячено питанням фізичного та математичного моделювання обтікання тіл поблизу екрану. Використовується комплексний підхід, що базується на методі дискретних вихорів та нестацiонарних рівняннях Нав’є-Стокса для ламінарного та турбулентного режимів течій з використанням криволінійної неортогональної системи координат. Замикання системи рівнянь виконано на основі двопараметричної
моделі турбулентності з урахуванням кривизни ліній течії. Побудовано та реалізовано ефективні чисельні методики та алгоритми розрахунку процесів гідроаеродинаміки з використанням різноманітних схем апроксимації рівнянь Нав’є-Стокса для нестисливої рідини: протипоточної, гібридної, Леонардо другого та третього порядку точності, методом верхньої релаксації, предиктор-коректор з розщепленням за часом, змінних напрямків, факторизованої з векторною та скалярною прогонками.