МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ОБТЕКАНИЯ ГРУППЫ ЦИЛИНДРОВ ПОТОКОМ ВЯЗКОЙ НЕСЖИМАЕМОЙ ЖИДКОСТИ

С. С. Мирный

Анотація


Рассмотрены задачи об обтекании вязкой несжимаемой жидкостью группы тел, состоящей из двух или трех цилиндров одинакового диаметра, при различном ее положении относительно потока. Математическое моделирование выполнено для числа Рейнольдса, равного 80. При проведении вычислительных экспериментов численно решены уравнения Навье–Стокса несжимаемой жидкости с применением метода контрольных объемов с помощью программного комплекса OpenFOAM. Выполнены параметрические исследования с варьированием зазора между цилиндрами и угла поворота группы относительно невозмущенного потока. Получены сравнения аэродинамических характеристик цилиндра в группе с аэродинамическими характеристиками единичного цилиндра для каждого рассматриваемого случая. Проанализированы изменения чисел Струхаля и наличие дополнительных гармоник нестационарных аэродинамических характеристик цилиндра в группе, а также изменение общей картины течения. Рассмотрены физические особенности и классификация режимов обтекания групп цилиндров при различных значениях зазора между цилиндрами и угла поворота группы. Выявлены закономерности обтекания для группы из двух и группы из трех цилиндров. Показано, что наличие нескольких близко расположенных цилиндров в потоке вязкой несжимаемой жидкости может привести к существенному изменению общей картины течения и аэродинамических характеристик цилиндра в группе.

Ключові слова


математическое моделирование; уравнения Навье–Стокса; несжимаемая жидкость; метод конечных объемов; OpenFOAM

Повний текст:

PDF (Russian)

Посилання


Лойцянский, Л.Г. Механика жидкости и газа [Текст] / Л.Г. Лойцянский. –М.: Дрофа, 2003. – 846 с.

Carmo, B.S. On Wake Interference in the Flow around Two Circular Cylinders: Direct Stability Analysis and Flow-Induced Vibrations [Text] / B.S. Carmo; PhD thesis.– Department of Aeronautics, Imperial College, London. – 2009 – 262 p.

Carini, M. On the origin of the flip–flop instability of two side-by-side cylinder wakes [Text] / M. Carini, F. Giannetti F. Auteri // J. of Fluid Mech. – 2014. – Vol. 742. – P. 552–576.

Chung, T.J. Computational Fluid Dynamics, 2nd ed. [Text] /T.J. Chung.–New York City, USA: Cambridge University Press, 2009. – 1058 p.

Ferziger, J.H. Computational Methods for Fluid Dynamics [Text] / J.H. Ferziger, M. Periс. – Springer, 2002. – 431p.

Hoffmann, K.A. Computational Fluid Dynamics, 4th ed. V.1 [Text] / K.A. Hoffmann, S.T. Chiang.–Wichita, Kansas, USA: Engineering Education System, 2000. – 500 p.

Kaneko, S. Flow-Induced Vibrations: Classifications and Lessons from Practical Experiences [Text] / S. Kaneko. – Elsevier – 2014. – 411p.

Kang, X.Y. Lattice Boltzmann simulation of flow around two, three and four circular cylinders in close proximity [Text] / X.Y. Kang, Y.P. Su // Science China: Physics, Mechanics & Astronomy. – 2012 – Vol.55, No.10 – P. 1873–1885.

Kim, H.J. Investigation of the flow between a pair of circular cylinders in the flopping regime [Text] / H.J. Kim, P.A. Durbin //J. Fluid Mech. – 1988. – Vol. 196. – P.431–448.

Lee, K. Flow patterns past two circular cylinders in proximity [Text] / K. Lee, K.-S. Yang

// Computers & Fluids. – 2009. – №38 – P. 778–788.

Moukalled, F. The Finite Volume Method in Computational Fluid Dynamics, An

Advanced Introduction with OpenFOAM and Matlab [Text] / F. Moukalled, L. Mangani,

M. Darwish. – Springer, 2015. – 798 p.

Ng, C.W. Numerical study of vortex interactions behind two circular cylinders in bistable

flow regime [Text] / C.W. Ng, V.S.Y. Cheng, N.W.M. Ko // Fluid Dynamics Research. – 1997. –

№ 19. – P. 379–409.

Pouryoussefi, S.G. Force coefficients and Strouhal numbers of three circular cylinders

subjected to a cross-flow [Text] / S.G. Pouryoussefi, M. Mirzaei, S.MH. Pouryoussefi // Archive

of Appl. Mech. – 2011. – Vol. 81, iss. 11. – P. 1725–1741.

Sumer, B.M. Hydrodynamics around cylindrical structures [Text] / B.M. Sumer,

J. Fredsoe // Denmark: Technical University of Denmark. – 2006. – 550 p.

Sumner, D. Two staggered circular cylinders of equal diameter in cross-flow [Text] /

D. Sumner, M.D. Richards, O.O. Akosile // J. of Fluids and Structures. – 2005. – № 20. –

P.255–276.

Sumner, D. Flow-pattern identification for two staggered circular cylinders in cross-flow

[Text] / D.Sumner, S.J.Price, M.P.Paidoussis // J. of Fluid Mech. – 2000. – Vol. 411. – P. 263–303.

Tatsuno, M. Effects of interference among three equidistantly arranged cylinders in a

uniform flow [Text] / M. Tatsuno, H. Amamoto, K. Ishi-I // Fluid Dynamics Research. – 1998. –

Vol. 22, № 5. – P. 297–315.

Versteeg, H.K. An Introduction to Computational Fluid Dynamics [Text] /

H.K. Versteeg, W. Malalasekera. – England, Harlow: Pearson Education Limited. – 2007. – 517 p.

Williamson, C.H.K. Evolution of a single wake behind a pair of bluff bodies [Text] /

C.H.K. Williamson// J. of Fluid Mech. – 1985.– Vol. 159. – P. 1 – 18.

Zhifu, Gu. Classifications of flow pattern on three circular cylinders in equilateraltriangular

arrangements [Text] / Gu Zhifu, Sun Tianfeng // J. of Wind Engineering and Industrial

Aerodynamics. – 2001. – Vol. 89, iss. 6. – P. 553 – 568


Посилання

  • Поки немає зовнішніх посилань.


Індексування журналу

Журнал розміщено у наукометричних базах, репозитаріях та пошукових системах:

         

Адреса редколегії:  Дніпровський національний університет імені Олеся Гончара, пр. Гагаріна, 72, Дніпро, Україна, 49010.

www.dnu.dp.ua

Гол. редактор д. т. н., проф. Андрій Дреус 

контактна особа

к. фіз.-мат. н., доц. Володимир Карплюк, ДНУ. 

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


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