Численное моделирование обтекания нестационарно движущихся тел

Abstract

Предложены алгоритмы решения нестационарных задач обтекания колеблющихся тел на основе прямого численного моделирования трехмерных уравнений Навье – Стокса с использованием библиотек динамических расчетных сеток и программ собственной разработки открытого пакета OpenFOAM. Приведены результаты расчетов возмущенного поля течения на обтекаемой поверхности с активно колеблющейся вставкой и крыловом профиле, совершающем периодические вращательно-колебательные движения в набегающем потоке. Показана возможность управления структурой пограничного слоя и вихревого следа путем варьирования частотными и амплитудными характеристиками колеблющейся поверхности.

Запропоновано алгоритми розв’язання нестаціонарних задач обтікання коливних тіл на основі прямого чисельного моделювання тривимірних рівнянь Нав'є – Стокса з використанням бібліотек динамічних розрахункових сіток і програм власної розробки відкритого пакета OpenFOAM. Наведено результати розрахунків збуреного поля течії на обтічній поверхні з активно коливною вставкою і крилового профілю, що здійснює періодичні обертально-коливні рухи в натікаючому потоці рідини. Показано можливість керування структурою примежового шару і вихрового сліду шляхом варіювання частотними і амплітудними характеристиками коливної поверхні.

The algorithms are proposed for solving non-stationary problems of flows around oscillating bodies based on direct numerical simulation of 3D Navier–Stokes equations using dynamic mesh libraries and program codes of own development in the frame of the OpenFOAM tools with open source. The calculation results are shown on perturbed flow field around an actively oscillating surface and a wing profile performing periodic rotational-oscillating movement in the oncoming free stream. The possibility of controlling the boundary layer structure and the vortex wake is shown by varying the frequency and amplitude characteristics of the oscillating surface.