Т. 327, № 9

Управление отрывным турбулентным потоком при помощи высокочастотных вращательных колебаний при Re=1,4x10[5]

Актуальность. Характеристики отрывных турбулентных течений жидкости и газа играют важную роль при проектировании эффективного оборудования гидро- и теплоэлектростанций. В такого рода потоках реализуются режимы течения с вредоносными квазипериодическими осцилляциями величины скорости и давления высокой амплитуды за телом обтекания. Таким образом, знания о способах управления турбулентными потоками могут не только снизить износ рабочих частей оборудования, но и предотвратить их разрушение. Кроме того, для исследования возникающих оптимизационных задач с параметрами, меняющимися в широком диапазоне, необходимы валидированные модели турбулентности, которые существенно экономят вычислительное время по сравнению с использованием метода крупных вихрей и прямого численного моделирования. Цель работы: на примере модельной задачи обтекания бесконечного цилиндра применить перспективную технику контроля потока при помощи вращательных колебаний стенки цилиндра вокруг своей оси. Исследования проведены при практически реализуемых высоких числах Рейнольдса, Re=1,4х10[5] при использовании валидированные численные методы для того, чтобы продемонстрировать возможность существенного понижения коэффициента лобового сопротивления и флуктуаций подъемной силы, действующей на цилиндр. Методы. Используется вычислительный код T-FlowS, основанный на методе конечных объемов и неструктурированных расчетных сетках, и метод нестационарных осредненных по Рейнольдсу уравнений Навье-Стокса с замыканием Рейнольдсовых напряжений второго порядка. Результаты. Показаны возможности управления потоком - уменьшение ширины следа за цилиндром, подавление рециркуляционной зоны, увеличение частоты срыва вихрей, снижение сопротивления и флуктуаций подъемной силы. Показано, что при определенных параметрах колебания цилиндра коэффициент сопротивления может быть уменьшен на 78 % по сравнению с невозмущенным потоком.

Ключевые слова:

турбулентность, цилиндры, обтекание, управление, URANS, снижение сопротивления, электронный ресурс,

Авторы:

Палкин Егор Владимирович

Мулляджанов Рустам Илхамович

Хаджиабдич Мухамед

Ханъялич Кемал

Скачать PDF