Документ взят из кэша поисковой машины. Адрес оригинального документа : http://hit-conf.imec.msu.ru/2012/abstracts/guv_dyn_mal++.doc Дата изменения: Sun Jun 14 09:31:57 2015 Дата индексирования: Sat Apr 9 23:45:37 2016 Кодировка: koi8-r

ГИДРОДИНАМИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ И НЕСТАЦИОНАРНАЯ ТЕПЛОПЕРЕДАЧА ПРИ ОТРЫВНОМ
ОБТЕКАНИИ КОЛЕБЛЮЩИХСЯ ТЕЛ


С.В. Гувернюк, Г.Я. Дынникова, Т.В. Малахова


НИИ механики МГУ, Москва


Дается краткий обзор 7-летнего опыта исследований задач нестационарной
гидродинамики вязкой несжимаемой жидкости с использованием авторских
бессеточных методов численного моделирования (кратных вихревых цепочек,
вязких вихревых доменов методы и др. [1-5]). В перечень затронутых проблем
входят сопряженные задачи динамики и гидродинамики подвижных тел
(авторотация, свободное движение под действием внешних силовых полей,
автономное движение за счет деформирования границ); вопросы обеспечения
устойчивости уловленного вихря в каверне (моделирование механизмов
пассивного и активного параметрического и с обратной связью управления);
гравитационная конвекция и вынужденный конвективный теплообмен при отрывном
обтекании тел. Детально обсуждается влияние частоты и амплитуды вынужденных
продольных, поперечных и вращательных колебаний цилиндра в неограниченном
потоке вязкой несжимаемой теплопроводной жидкости на вихревую структуру
ближнего следа, гидродинамическое сопротивление и теплопередачу при
различных числах Рейнольдса и Прандтля.
Характерная для неподвижного цилиндра конфигурация ближнего следа в
виде регулярной дорожки Кармана (a) по мере увеличения частоты колебаний
цилиндра может трансформироваться в кардинально иные формы (b), (c) и др.
|[pic](a) |[pic](b) |
|[pic] (c) |[pic](d) |


Расчет [6], воспроизводящий эффект (b) практически полного угнетения
дорожки Кармана при вращательных колебаниях цилиндра, до настоящего времени
остается единственным примером успешного численного моделирования
экспериментальных результатов [7] по стабилизации следа за счет вынужденных
высокочастотных угловых осцилляций. Идентифицированы тонкие пристеночные
слои знакопеременной завихренности, взаимодействие которых является
основным механизмом стабилизации ближнего гидродинамического следа. Эффект
стабилизации следа объясняется диффузией и аннигиляцией вихрей в этих
тонких концентрических слоях знакопеременной пристеночной завихренности
[6].
На примере задачи о ламинарном обтекании нагретого цилиндра при Re=140
показано, что метод вязких вихре-тепловых доменов [5] позволяет качественно
и количественно воспроизводить все свойства нестационарного обтекания и
теплопередачи, которые были получены сеточными методами [8], с сохранением
преимуществ бессеточного моделирования при решении боле сложных задач о
теплоотдаче от колеблющихся тел [9].
Приводятся результаты параметрического исследования влияния вынужденных
колебаний на интегральные термогидравлические характеристики нагретых
цилиндров при различных числах Рейнольдса и Прандтля. Воспроизведены
наблюдавшиеся в эксперименте [10] симметричные гидродинамические структуры
(c), при перестройке обтекания продольно осциллирующего цилиндра, а также
эффект захвата частоты (d). Впервые рассчитаны нестационарные нагрузки и
теплопередача на резонансных и пост-резонансных режимах колебаний цилиндра.
Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проекты 09-08-01190 и
10-01-00256).

ЛИТЕРАТУРА.

1. Гувернюк С.В. Новые возможности вычислительных вихревых методов при
моделировании нестационарных двумерных течений вязкой жидкости / Материалы
междунар. конф. «Нелинейные задачи теории гидродинамической устойчивости и
турбулентность». - М.: Изд-во Моск. ун-та, 2004. С. 97-102.
2. Дынникова Г.Я. Лагранжев подход к решению нестационарных уравнений Навье-
Стокса // Докл. РАН. 2004. Т. 399. ? 1. С. 42-46.
3. Андронов П.Р., Гувернюк С.В, Дынникова Г.Я. Вихревые методы расчета
нестационарных гидродинамических нагрузок. - М.: Изд-во Моск. ун-та,
2006. - 184 с.
4. Гувернюк С.В., Дынникова Г.Я. Моделирование обтекания колеблющегося
профиля методом вязких вихревых доменов. // Изв. РАН, МЖГ, 2007. ? 1. С. 3-
14.
5. Дынникова Г.Я. Вихревые методы исследования нестационарных течений
вязкой несжимаемой жидкости/ Автореферат докторской дисс.- М.: НИИ механики
МГУ, 2011. - 31 с.
6. Гувернюк С.В., Дынникова Г.Я., Дынников Я.А., Малахова Т.В. О
стабилизации следа за круговым цилиндром, совершающим высокочастотные
вращательные колебания // ДАН, 2010. Т. 432, ? 1. С. 45-49.
7. Taneda S. Visual Observation of the Flow past a Circular Cylinder
Performing a Rotary Oscillation // J. of the Physical Society of Japan,
1978. Vol. 45. No. 3. P. 1038-1043.
8. Исаев C.А., Леонтьев А.И., Кудрявцев Н.А., Баранова Т., Лысенко Д.А.
Численное моделирование нестационарного теплообмена при ламинарном
поперечном обтекании кругового цилиндра // ТВТ. 2005. Т. 43, ? 5. С. 745
758.
9. Малахова Т.В. Численное моделирование влияния осцилляций нагретого
цилиндра на его сопротивление и теплоотдачу.// Тепловые процессы в технике,
2011. ? 3. С. 108-112.
10. Y. Yokoi, K. Hirao. Vortex flow around an in-line forced oscillating
circular cylinder // Transactions of the Japan Society of Mechanical
Engineers. 2008. Vol. 76, ? 746. Рр. 2099-2108.