Численное моделирование эффекта Магнуса при обтекании кругового цилиндра невозмущенным потоком вязкой жидкости

Abstract

Для исследования нестационарного обтекания вращающегося кругового цилиндра применяются нестационарные уравнения Навье-Стокса несжимаемой жидкости. Численный алгоритм базируется на методе искусственной сжимаемости, неявной трехслойной схеме второго порядка с подитерациями при интегрировании по времени, разностной схеме третьего порядка с расщеплением векторов потоков для конвективных членов и центрально-разностной схеме при интегрировании вязких членов. Анализируются полученные профили скорости, поля завихренности, распределение коэффициентов давления и трения по поверхности цилиндра, коэффициенты лобового сопротивления и подъемной силы при ламинарном режиме обтекания.

Для дослідження нестаціонарного обтікання кругового циліндра, що обертається, застосовуються нестаціонарні рівняння Нав'є-Стокса нестисливої рідини. Чисельний алгоритм базується на методі штучної стисливості, неявній тришаровій схемі другого порядку з підітераціями при інтегруванні за часом, різницевій схемі третього порядку з розщепленням векторів потоків для конвективних членів і центрально-різницевій схемі при інтегруванні в'язких членів. Аналізуються отримані профілі швидкості, поля завихореності, розподіл коефіцієнтів тиску й тертя по поверхні циліндра, коефіцієнти лобового опору й піднімальної сили при ламінарному режимі обтікання.

To research the flow around rotating circular cylinder is applied the unsteady incompressible Navier-Stokes equations. The numerical algorithm is based on a method of artificial compressibility, the implicit three-layer scheme of the second order with subiterations during integration on time, difference scheme the third order with flux vectors splitting for convective terms and central-difference scheme at integration of viscous terms. The velocity profiles, vorticity fields, distribution of pressure and friction coefficients over cylinder surfaces, drag and lift force coefficients are analyzed for a laminar regime of the flow.