Численное исследование пульсаций полного давления в воздухозаборнике с острыми кромками с применением вихреразрешающего SBES-метода

Авиационная и ракетно-космическая техника

Аэродинамика и процессы теплообмена летательных аппаратов


Авторы

Новогородцев Е. В.

Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского, ЦАГИ, ул. Жуковского, 1, Жуковский, Московская область, 140180, Россия

e-mail: novogorodtseve91@mail.ru

Аннотация

Проведено численное моделирование нестационарного обтекания изолированного воздухозаборника с острыми кромками. Для определения физических особенностей нестационарных турбулентных течений применен реализованный в солвере ANSYS CFX современный вихреразрешающий SBES (Stress Blended Eddy Simulation) метод. Моделирование трёхмерного течения вязкого сжимаемого газа вокруг и внутри объекта исследования проводилось с использованием пространственной регулярной многоблочной сетки. Процедура построения расчётной сетки выполнялась в ручном режиме с применением программного комплекса ICEM CFD.

Для оценки достоверности расчётного исследования, основанного на применении SBES-метода, проведено сравнение полученных значений среднеквадратичного параметра интенсивности пульсаций с экспериментальными данными. При этом процедура обработки расчётных материалов велась в соответствии со стандартной экспериментальной методикой, принятой в ЦАГИ. Установлено, что полученные в расчёте значения параметра среднеквадратичного параметра интенсивности пульсаций в сечении, соответствующем входу в двигатель, на всех исследуемых режимах с достаточно высокой степенью точности совпадают с экспериментальными данными.

Ключевые слова

численное моделирование, воздухозаборник (ВЗ) c острыми кромками, параметр суммарной неоднородности поля полного давления, среднеквадратичный параметр интенсивности пульсаций полного давления

Библиографический список

  1. Васильев В.И., Иванюшкин А.К., Павлюков Е.В., Соколов В.Д. Аэродинамика воздухозаборников и сопл маневренных самолётов // Аэродинамика, устойчивость и управляемость сверхзвуковых самолётов. Под ред. акад. Г.С. Бюшгенса. – М.: Наука, 1998. С. 237-308.

  2. Пирогов С.Ю., Юрьев А.С., Типаев В.В., Махров А.С. Численное моделирование течения на входе в сверхзвуковой воздухозаборник внешнего сжатия при энергоподводе в набегающий сверхзвуковой поток // Вестник Московского авиационного института. 2009. Т. 16. № 3. С. 154-159.

  3. Аэродинамика ракет: в 2 кн. / Под ред. М. Хемша, Дж. Нилсена; Пер. с англ. под ред. А.Д. Хонькина. – М.: Мир, 1989. – (424+ 512) с.

  4. Абрамович Г.Н. Прикладная газовая динамика: в 2 т. 5-е изд., порераб. и доп. – М.: Наука. Гл. ред. физ-мат. лит, 1991. – (600+304) с.

  5. Никольский А.А. О «второй» форме движения идеальной жидкости около обтекаемого тела (исследо­вание отрывных вихревых потоков) // Доклады Академии наук СССР. 1957. Т. 116. № 2. С. 193–­196.

  6. Молчанов А.М. Расчет сверхзвуковых неизобарических струй с поправками на снижаемость в модели турбулентности // Вестник Московского авиационного института. 2009. Т. 16. № 1. С. 38-48.

  7. Кузнецов Е.Н., Лунин В.Ю., Панюшкин А.В., Чернышёв И.Л. Границы безотрывного обтекания тел вра­щения с носовой частью в виде полукаверны Рябушинского // Вестник Московского авиационного института. 2018. Т. 25. № 4. С. 7-15.

  8. Виноградов В.А., Мельников Я.А., Степанов В.А. Исследование характеристик плоского и простран­ственного входных устройств сверхзвукового пассажирского самолета // Ученые записки ЦАГИ. 2015. Т. XLVI. № 2. С. 26-40.

  9. Ефимов Р.А., Карпов Е.В., Новогородцев Е.В. Расчет обтекания трапециевидного воздухозаборника на основе решения осредненных по Рейнольдсу уравнений Навье-Стокса // XXV научно-техническая конференция по аэродинамике (п. Володарского, 27-28 февраля 2014): Сборник тезисов докладов. Жуковский: Изд-во ЦАГИ им. проф. Н.Е. Жуковского, 2014. С. 133-134.

  10. Карпов Е.В., Новогородцев Е.В. Расчет течения в трапециевидном воздухозаборнике с криволинейным каналом // Инновации в авиации и космонавтике – 2014: Сборник тезисов докладов Московской молодежной научно-практической конференции (22-24 апреля 2014, МАИ). М.: Принт-салон, 2014. С. 51-52.

  11. Карпов Е.В., Новогородцев Е.В. Численное исследование влияния отсасывания пограничного слоя на характеристики трапециевидного воздухозаборника // Авиация и космонавтика – 2014: Сборник те­зисов 13-й Международной конференции (17-21 ноября 2014, МАИ). СПб.: Мастерская печати, 2014. С. 64-66.

  12. Карпов Е.В., Новогородцев Е.В. Численное моделирование течения в трапециевидном воздухозаборнике с системой отсасывания пограничного слоя // XXVI научно-техническая конференция по аэродинамике (п. Володарского, 26-27 февраля 2015): Сборник тезисов докладов. Жуковский: Изд-во ЦАГИ им. проф. Н.Е. Жуковского, 2015. С. 131–­132.

  13. Карпов Е.В., Новогородцев Е.В. Расчётное исследование влияния установки разделителя потока на течение в криволинейном канале воздухозаборника // XXVIII научно-техническая конференция по аэродинамике (п. Володарского, 20-21 апреля 2017): Сборник тезисов докладов. Жуковский: Изд- во ЦАГИ им. проф. Н.Е. Жуковского, 2017. С. 139­–140.

  14. Menter F.R. Zonal two-equation k-ω turbulence models for aerodynamic flows // 24th AIAA Fluid Dynamics Conference (6-9 July 1993; Orlando, FL; United States). AIAA Paper 1993-2096. DOI: 10.2514/ 6.1993-2906

  15. Гарбарук А.В., Стрелец M.X., Шур М.Л. Моделирование турбулентности в расчетах сложных течений: Учебное пособие. – СПб: Изд-во Политехи. ун-та, 2012. – 88 с.

  16. Forsythe J.R., Squires K., Wurtzler K.E., Spalart P.R. Detached-eddy simulation of fighter aircraft at high alpha // 40th AIAA Aerospace Sciences Meeting and Exhibit (14-17 January 2002; Reno, NV, United States). AIAA Paper 2002-0591. DOI: 10.2514/6.2002- 591

  17. Strelets M. Detached eddy simulation of massively separated flows // 39th AIAA Aerospace Sciences Meeting and Exhibit (8-11 January 2001; Reno, NV United States). AIAA Paper 2001-0879. DOI: 10.2514/ 6.2001-879

  18. Любимов Д.А. Применение комбинированного RAN S/ILES-метода для исследования пространственных отрывных турбулентных течений в криволинейных диффузорах // Теплофизика высоких температур. 2010. Т. 48. № 2. С.279-289.

  19. Любимов Д.А. Потехина И.В. Применение RANS/ ILES-метода высокого разрешения для исследова­ния нестационарных режимов работы сверхзвуко­вого воздухозаборника // Модели и методы аэро­динамики: Сборник тезисов 14-й Международной школы-семинара (июнь 2014, Евпатория). М.: МЦНМО, 2014. С. 101-102.

  20. Berens T.M., Delot A.-L., Tormalm M.H., Ruiz-Calavera L.-P., Funes-Sebastian D.-E., Rein M., Sdterskog M., Ceresola N., Zurawski L. Numerical and Experimental Investigations on Highly Integrated Subsonic Air Intakes // AIAA Science and Technology orum and Exposition (13-17 January 2014; National Harbor, MD, USA). AIAA-2014-0722. DOI: 10.2514/6.2014-0722

  21. Delot A.-L., Berens T.M., Tormalm M.H., Säterskog M, Ceresola N. DES Computations for a Subsonic UAV Configuration with a Highly Integrated S-Shaped Intake Duct // AIAA Science and Technology Forum and Exposition (13-17 January 2014; National Harbor, MD, USA). AIAA-2014-0723. DOI: 10.2514/6.2014-0723

  22. MacManus D.G., Chiereghin N., Prieto D.G., Zachos P. Complex aero-engine intake ducts and dynamic distortion // AIAA Journal. 2017. Vol. 55. No. 7, pp. 2395-2409. DOI: 10.2514/1.J054905

  23. Описание программных продуктов Ansys. Програм­ма численного расчёта Ansys CFX. URL: https://www.ansys.com/search?keyword=Ansys%20CFX

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 1994-2020