NUMERICAL SIMULATION OF UNSTEADY THREEDIMENSIONAL DETACHED FLOW AROUND THE REFERENCE AHMED CAR MODEL

M. S. Arsenyuk

doi:10.15421/371802

NUMERICAL SIMULATION OF UNSTEADY THREEDIMENSIONAL DETACHED FLOW AROUND THE REFERENCE AHMED CAR MODEL

M. S. Arsenyuk

Анотація

Для чисельного моделювання обтікання повітрям спрощеної моделі автомобіля типу Ahmed Car застосовано осереднені за Рейнольдсом рівняння Нав’є-Стокса в’язкої нестисливої рідини. При замиканні системи рівнянь використовувалася модель турбулентності SST (Shear Stress Transport). Числовий розв’язок вихідної системи рівнянь отримано методом контрольних об’ємів. Числова методика реалізована в програмно-методичному забезпеченні, написаному на мові Fortran. Розрахункова область навколо корпусу Ahmed Car розділена на контрольні об’єми неструктурованою гексаедричною сіткою, що складається з 3.5 мільйонів комірок. Проведено розрахунки двох варіантів еталонної геометрії – з кутом заднього скосу 25о і 35 о . Число Рейнольдса, розраховане по довжині корпусу, дорівнювало 2.6 млн. Виконано візуалізацію результатів розрахунків, їх аналіз і порівняння з роботами інших авторів. Наведено розподіли модуля швидкості, тиску та ліній течії в площині симетрії Ahmed Car, розподіли векторів швидкості в поперечному перерізі за корпусом Ahmed Car, а також розподіл коефіцієнта тиску і коефіцієнта тертя по поверхні корпусу. Виконано тривимірну візуалізацію області зворотної течії за задньою поверхнею корпусу і вихрового сліду, отриманого поверхнею постійного значення інваріанта швидкості Q. Для порівняння наведено результати робіт інших авторів: розподіл модуля швидкості в поздовжньому перетині і розподіл тиску по корпусу Ahmed Car з роботи Banga S., розподіл векторів швидкості в поперечному перетині за корпусом Ahmed Car з робіт Minguez M. і Lienhart H. Результати моделювання повністю відтворюють всі відомі особливості структури течії при обтіканні корпусу Ahmed Car. Розраховано аеродинамічні характеристики Ahmed Car. Коефіцієнт лобового опору склав 0.255 і 0.268 для кута заднього скосу 25о і 35о відповідно, що добре узгоджується з результатами інших чисельних і експериментальних досліджень. Отримані результати говорять про практичну застосовність обраного методу і розробленого програмно-методичного забезпечення для задач аеродинаміки наземних транспортних засобів.

Ключові слова

аеродинаміка, транспорт, еталонна модель Ahmed Car, чисельне моделювання, рівняння Нав'є-Стокса, модель турбулентності SST, метод контрольних об’ємів

Повний текст:

PDF (English)

Посилання

Приходько, А.А. Компьютерные технологии в аэрогидромеханике и

тепломасообмене [Текст] / А.А. Приходько. – Киев: Наукова думка, 2003. – 380 с.

Приходько, A.A. Математическое моделирование вихревых структур при пространственном обтекании цилиндра [Текст] / А.А. Приходько, М.С. Арсенюк, А.В. Алхимов // Труды XVІІ Международного симпозиума «Методы дискретных особенностей в задачах математической физики». – 2015. – С. 216 – 219.

Приходько, А.А. Программное-методическое обеспечение для расчета на основе уравнений Навье– Стокса обтекания летательных аппаратов и их элементов [Текст] / А.А. Приходько // Авиа– 2017. Доклады XIII Международной научно-технической конференции. Секция «Аэродинамика и безопасность полетов». – 2017. – C. 22.6 – 22.10.

Ahmed, S.R. Wake Structure of typical automobile shapes [Text] / S.R. Ahmed // Transactions of the ASME, Journal of Fluids Engineering. – 1981. – Vol.103. – P. 162 – 169.

Ahmed, S.R. Influence of base slant on the wake structure and drag of road vehicles [Text] / S.R. Ahmed // Transactions of the ASME, Journal of Fluids Engineering. – 1983. – Vol. 105. – P. 429 – 434.

Ahmed, S.R. Some Salient Features of the Time-Averaged Ground Vehicle Wake [Text]/ S.R. Ahmed, G. Ramm // SAE Technical Paper 840300. – 1984. – DOI:

https://doi.org/10.4271/840300.

Minguez, M. High-order large-eddy simulation of flow over the «Ahmed body» car model [Text]/ M. Minguez, R. Pasquetti, E. Serre // Physics of Fluids. – 2008. – Vol. 20. – Is. 9. – id. 095101-095101-17. – doi: 10.1063/1.2952595.

Gilliéron, P. Modelling of Stationary Three-Dimensional Separated Air Flows around an Ahmed Reference Model [Text] / P. Gilliéron, F. Chometon //ESAIM. – 1999. – Proc. 7. – P. 173 – 182.

Lienhart, H. Flow and Turbulence Structures in the Wake of a Simplified Car Model (Ahmed Model) [Text] / H. Lienhart, C. Stoots, S. Becker // DGLR Fach Symp. der AG STAB, Stuttgart University. – 2000.

Banga, S. CFD Simulation of Flow around External Vehicle: Ahmed Body [Text] / S. Banga, Md. Zunaid, N.A. Ansari, S. Sharma S, R.S. Dungriyal // IOSR Journal of Mechanical and Civil Engineering. – 2015. – Vol. 12(4). – P. 87 – 94.

Gabriel, A. Efficient Use of Computational Fluid Dynamics for the Aerodynamic Development Process in the Automotive Industry [Text] / A. Grabiel, P. Drage, G. Lindbichler // 26th AIAA Applied Aerodynamics Conference. – 2008. – DOI: https://doi.org/10.2514/6.2008- 6735

Han, T. Optimization of bluff body for minimum Drag in ground proximity [Text] / T. Han, D. C. Hammond, C. J. Sagi // AIAA Journal. – 1992. – Vol. 30, No. 4. – P. 882 – 889.

Ceyrowsky, T. Unsteady RANS Simulations of Flows Around a Simplified Car Body

[Text] / T. Ceyrowsky, Ch. Brucker, R. Schwarze // EUROMECH COLLOQUIUM 509 Vehicle

Aerodynamics. External Aerodynamics of Railway Vehicles, Trucks, Buses and Cars. – Berlin. – 2009. – P. 5 – 14.

Menter, F. R. Two-Equation Eddy-Viscosity Turbulence Models for Engineering Applications [Text] / F. R. Menter // AIAA Journal. – 1994. – Vol. 32, No. 8. – P. 1598 – 1605.

DOI: http://dx.doi.org/10.15421/371802