Численное моделирование нестационарных взаимодействий осесимметричных струй с проницаемыми экранами

Андронов, П.Р.

Автор: Андронов П.Р.
Сборник: Ломоносовские чтения. Тезисы докладов научной конференции. Секция механики. 18-27 апреля 2016 г., Москва, МГУ имени М.В. Ломоносова
Серия: Секция механики
Тезисы
Год издания: 2016
Издательство: Изд-во Моск. ун-та
Местоположение издательства: М.
Первая страница: 23
Последняя страница: 23
Аннотация: Рассматривается в осесимметричной постановке нестационарная задача о распространении в затопленное пространство струи, вытекающей из круглого сопла. Рассмотрены случаи эффективно несжимаемой идеальной и вязкой среды. В пространстве на заданном расстоянии от среза сопла помещается плоский проницаемый экран, имеющий степень проницаемости (отношение суммарной площади всех отверстий к площади экрана), равную σ. При моделировании проницаемая поверхность экрана заменяется поверхностью гидродинамического разрыва. Так как рассматриваются экраны типа тонких сеток с крупными отверстиями, то в качестве граничных соотношений на поверхности выполняется квадратичная зависимость перепада давления от нормальной скорости просачивания и справедлив закон сохранения касательного импульса при просачивании. Из уравнений неразрывности и движения несжимаемой среды и из граничных условий вытекает, что на проницаемой поверхности происходит скачок завихренности. Уравнения движения среды преобразованы в уравнения эволюции завихренности. Для численного решения задачи производится дискретизация завихренности, и применяются бессеточные Лагранжевы методы для ее описания (в случае идеальной среды – метод дискретных вихрей, в случае вязкой среды – метод вязких вихревых доменов). Численно исследуются нестационарные вихревые взаимодействия импульсных струй (с переменным расходом) и струй с постоянным расходом, а также сформированных ими вихревых колец, с экранами, имеющими различные степени проницаемости (от 30 % до 90 %). Получено согласование настоящих расчетов с известными экспериментами по форме кольцевых вихрей и по скорости их проникания через экраны, а также с известными расчетами других авторов (выполненных сеточными методами) по осредненным поперечным профилям продольной скорости на поверхности экрана (в зависимости от степени проницаемости экранов). Обнаружено, что в результате применения проницаемых экранов происходит расширение струи и уменьшение скорости распространения кольцевых вихрей, сформированных импульсными круглыми струями, до полутора раз (при коэффициентах проницаемости экрана σ ≥ 0,3). При этом наблюдается разделение крупных вихрей на мелкие. Показано, что при удалении проницаемого экрана от среза сопла торможение вихря при взаимодействии с ним существенно возрастает. Обнаружено, что максимальное значение нестационарного коэффициента сопротивления для струй с постоянным расходом больше, чем для импульсных. В случае вязкой постановки задачи для уменьшения силы взаимодействия проницаемой поверхности с основным вихрем примерно в 5,5 раза достаточно увеличить степень проницаемости материала (σ) не в 5,5, а всего лишь в 2 раза. При одной и той же степени проницаемости экрана наличие вязкости приводит к существенному снижению силы взаимодействия экрана с круглой струей (так как вихри в результате диффузии становятся менее интенсивными). Примером проницаемого экрана, сквозь который просачиваются кольцевые вихри, является парашют с круглым по форме куполом (при условии, что груз также имеет форму, близкую к осесимметричной). Как следует из выполненных расчетов, удаление источника локальных вихрей вверх по течению (в случае системы груз-парашют путем удлинения строп) приводит к ограничению проникновения этих вихрей через проницаемую поверхность (через купол), что должно стабилизировать течение в отрывной области с подветренной стороны и уменьшить колебания силы сопротивления.
Добавил в систему: Андронов Петр Роальдович

	ИСТИНА	Войти в систему Регистрация
	ФНКЦ РР
	Главная Поиск Статистика О проекте Помощь

ИСТИНА

ФНКЦ РР

Численное моделирование нестационарных взаимодействий осесимметричных струй с проницаемыми экранамитезисы доклада

Прикрепленные файлы