Численное исследование влияния пространственного расположения высокоскоростного транспортного средства относительно путевой структуры на аэродинамические харакетеристики

Abstract

Для исследования обтекания корпуса высокоскоростного транспортного средства вблизи путевой структуры применяются трехмерные осредненные по Рейнольдсу уравнения Навье–Стокса. При замыкании системы уравнений использовалась модель турбулентности SST. Численное решение системы исходных уравнений выполнено методом контрольных объемов. Представлены распределения давления и коэффициента трения, предельные линии тока на поверхности корпуса транспортного средства. Выполнена визуализация пространственной структуры потока. В потоке за телом наблюдается система из двух поперечных и двух продольных, противоположно вращающихся вихрей. Анализируется влияние угла установки и расстояния до путевой структуры на аэродинамические характеристики высокоскоростного транспортного средства.

Для дослідження обтікання корпусу високошвидкісного транспортного засобу поблизу шляхової структури застосовуються тривимірні осереднені за Рейнольдсом рівняння Нав’є–Стокса. При замиканні системи рівнянь використовувалася модель турбулентності SST. Чисельне розв’язування системи вихідних рівнянь виконано методом контрольних об'ємів. Наведені розподіли тиску, коефіцієнта тертя, граничні лінії течії на поверхні корпусу транспортного засобу. Виконана візуалізація просторової структури потоку. У потоці за тілом спостерігається система з двох поперечних і двох подовжніх вихорів, що обертаються в протилежних напрямах. Аналізується вплив кута установки та відстані до шляхової структури на аеродинамічні характеристики високошвидкісного транспортного засобу.

The flow around high-speed vehicle near the track structure was calculated using the three-dimensional Reynolds averaged Navier–Stokes equations. For the turbulence simulation the SST model was used. The finite volume method was used for the numerical solution of the RANS equations. The distributions of the pressure and the coefficient of friction as well as limiting surface streamlines on surfaces of the vehicle body are presented. The 3D flow structure is visualized. The system of two transverse and two longitudinal, counter-rotating vortices is observed in the flow behind the body. The influence of the angle of setting and the distance to the track structure on aerodynamic characteristics of the high-speed vehicle is analyzed.