INFLUENCE OF TURBULENCE MODEL ON EXACTNESS CALCULATION OF WING AERODYNAMICS IN SUBSONIC STREAM

E. V. Кravets

Анотація


Проведено аналіз за критерієм «час-точність» деяких сучасних методів, що забезпечують чисельне моделювання дозвукового турбулентного в’язкого обтікання тіл складної геометричної конфігурації. Виконано тривимірне моделювання обтікання крила з профілем NACA-23012 в’язкою нестисливою рідиною методом скінченних елементів із застосуванням шести моделей турбулентності: моделі Спаларта-Аллмараса, стандартної k-ε моделі, моделі зсувних напружень Ментера, моделей великих та від‘єднаних вихорів, моделі адаптивних масштабів. В перерахованих моделях турбулентності відзначено деякі їх особливості, переваги та недоліки. В результаті чисельного моделювання отримано графічні залежності коефіцієнтів аеродинамічного опору, підйомної сили та моменту обертання крила від кута атаки в діапазоні -8 ÷ 26 градусів при значенні числа Рейнольдса, що дорівнює 4.4·105 . Виконано порівняння розрахованих аеродинамічних характеристик крила з результатами аеродинамічного експерименту Центрального аерогідродинамічного інституту (ЦАГІ). Наведено таблицю похибки відхилень коефіцієнту підйомної сили крила (чисельний розрахунок) від аналогічних даних аеродинамічного експерименту при критичному куті атаки. Для розглянутого класу тривимірних задач обтікання тіл складної геометричної конфігурації в’язкою нестисливою рідиною рекомендовано моделі турбулентності, що забезпечують мінімізацію часу проведення розрахунків та найбільшу точність отриманих результатів: модель Спаларта-Аллмараса та модель зсувних напружень k-ω SST Ментера.

Ключові слова


нестислива течія в’язкої рідини, метод скінченних елементів, модель турбулентності, обтікання профілю крила, пограничний шар, тривимірне моделювання, аеродинамічний опір, підйомна сила, момент обертання, кут атаки

Повний текст:

PDF (English)

Посилання


Гарбарук, А.В. Моделирование турбулентности в расчетах сложных течений: учебное пособие [Текст] / А.В. Гарбарук, М.Х. Стрелец, М.Л. Шур. – СПб.: Изд-во Политехн. Ун-та, 2012. – 88 с.

Кривцов, А.В. Изучение влияния качества сетки и моделей турбулентности на результаты CFD-расчета в ANSYS Fluent. Электрон. метод. указания к лаб. работам [Текст] / А.В.Кривцов, Л.С. Шаблий. − Самар. гос. аэрокосм. ун-т им. С.П. Королева. − Самара, 2013. − 47 с.

Приходько, А. А. Компьютерные технологии в аэрогидродинамике и

тепломассообмене [Текст] / А.А. Приходько. − К.: Наук. думка, 2003. − 380 с.

Радченко, П.И. Круговая обдувка профиля NACA 23012 в аэродинамической трубе Т-103Н ЦАГИ [Текст] / П.И. Радченко. − Технич. отчеты ЦАГИ им. проф. Н.Е. Жуковского. − 1959. − Вып. 161. − 24 с.

Kim, S.-E. Large eddy simulation using unstructured meshes and dynamic subgrid-scale turbulence models [Text] / S.-E. Kim // 34th Fluid Dynamics Conference and Exhibit American Institute of Aeronautics and Astronautics. Technical Report AIAA-2004-2548. − 2004. − 35 p.

Launder, B.E. Lectures in Mathematical Models of Turbulence [Text] / B.E. Launder, D.B. Spalding. − Academic Press. − London, England, 1972. − 169 p.

Menter, F.R. Two-Equation Eddy-Viscosity Turbulence Models for Engineering Applications [Text] / F.R. Menter // AIAA Journal. − 1994. − 32 (8). − P. 1598–1605.

Menter, F. The Scale-Adaptive Simulation Method for Unsteady Turbulent Flow Prediction. Part 1: Theory ans Model Description [Text] / F. Menter, Y.Egorov // Journal Flow Turbulence and Combustion. − 2010. − Vol. 85. − P. 113–138.

Reynolds, O. On the experimental investigation of the circumstances which determine whether the motion of water shall be direct or sinuous, and the law or resistance in parallel channels [Text] / O. Reynolds //Phill. Trans. Roy. Soc. − 1883. − № 174. − P. 935–982.

Saad, T. Turbulence modeling for beginners /T. Saad // University of Tennessee space institute – Access mode: http: www.cfd-online.com/W/images/3/31/ Turbulence_Modeling_For_Beginners.pdf.

Spalart, P.R. Strategies for turbulence modeling and simulations [Text] / P.R. Spalart //Int. J. Heat Fluid Flow. − 2000. − Vol. 21. − P. 252–263.

Spalart, P. A one-equation turbulence model for aerodynamic flows [Text] / P. Spalart, S. Allmaras //American Institute of Aeronautics and Astronautics. Technical Report AIAA-92-0439. − 1992. − 17 p.

Spalart, P. A new version of detached eddy simulation, resistant to ambiguous grid densyities [Text] /P. Spalart, S. Deck, M. Shur, K. Squires, M. Strelets, A. Travin // Theoretical and Computational Fluid Dynamics. − 2006. − Vol. 20. − P. 181–195.

Wilcox, D.C. Turbulence Modeling for CFD [Text] / D.C. Wilcox. − DCW Industries, Inc. La Canada, California, 1998. − 540 p.

[Electronic resourse] – Access mode: http://cadsolutions.narod.ru/Cfd/pages/fluentdoc/ userguid/p1/p1.html – Title from the screen.

[Electronic resourse] – Access mode: https://ru.wikipedia.org/wiki/Турбулентность – Title from the screen.




DOI: http://dx.doi.org/10.15421/371811

Посилання

  • Поки немає зовнішніх посилань.



Індексування журналу

Журнал розміщено у наукометричних базах, репозитаріях та пошукових системах:

         


Адреса редколегії:  Дніпровський рнаціональний університет імені Олеся Гончара, пр. Гагаріна, 72, Дніпро, Україна, 49000.

Д. т. н., проф. Книш. Л. I., ДНУ. 

Телефон: (099) 00-34-310 E-mail: lknysh@ukr.net

Канд. ф.-м. н. Карплюк В. I., ДНУ. 

Телефон:(067) 801-97-91 E-mail: vl.karpliuk@ukr.net

www.dnu.dp.ua


Free counters! Яндекс.Метрика

Лицензия Creative Commons
Це видання має доступ за ліцензією Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.


Open Science in Ukraine - website development