Анализ турбулентных струйных и отрывных течений в элементах ТРД комбинированными RANS/LES-методами высокого разрешения

  • Автор:
  • Специальность ВАК РФ: 01.02.05
  • Научная степень: Докторская
  • Год защиты: 2014
  • Место защиты: Москва
  • Количество страниц: 289 с. : ил.
  • бесплатно скачать автореферат
  • Стоимость: 250 руб.
Титульный лист Анализ турбулентных струйных и отрывных течений в элементах ТРД комбинированными RANS/LES-методами высокого разрешения
Оглавление Анализ турбулентных струйных и отрывных течений в элементах ТРД комбинированными RANS/LES-методами высокого разрешения
Содержание Анализ турбулентных струйных и отрывных течений в элементах ТРД комбинированными RANS/LES-методами высокого разрешения

Введение
Глава 1. Построение комбинированных RANS/LES-методов высокого разрешения
1.1 Выбор элементов для построения RANS/LES-методов высокого разрешения для расчета течений в элементах ТРД
1.1.1 Элементы численного метода, определяющие его точность.
1.1.2 Влияние способа вычисления давления на точность метода
1.1.3 Разностные схемы для RANS и для LES
1.1.4 Модель турбулентности и SGS-модель
1.1.5 LES с неявной SGS-моделью
1.1.6 Интегрирование уравнений по времени
1.1.7 Выбор схем для построения эффективных комбинированных RAN S/LES-методов
1.2 Построение численной реализации комбинированных RANS/LES методов высокого разрешения
1.2.1. Системы уравнений
1.2.2 Метод решения
1.2.3 Модель турбулентности
1.2.4 Построение неявного оператора
1.2.5 Разностная аппроксимация диффузионных членов уравнений Навье-Стокса и переноса
1.2.6 Разностная аппроксимация конвективных членов уравнений Навье-Стокса и переноса
1.2.7 Метод DES для расчета несжимаемых течений
1.2.8 Комбинированный RANS/lLES-метод для расчета сжимаемых течений
1.2.9 WMILES метод для расчета сжимаемых течений
1.2.10 Решение системы разностных уравнений 5
1.2.11 Повышение точности методов при расчетах на нерегулярных сетках
1.2.12 Граничные условия
1.2.13 Особенности граничных условий для затопленных струй
Глава 2. Возможности RANS/LES-методов для расчета струйных течений разных типов
2.1 Расчет низкоскоростных турбулентных струйных течений методом DES
2.1.1 Постановка задачи
2.1.2 Свободная струя из прямоугольного сопла
2.1.3 Пристеночная струя из круглого сопла
2.2 Исследование влияния режима истечения из сопла на течение и характеристики турбулентности в дозвуковых и сверхзвуковых струях с помощью RANS/ILES-метода
2.2.1 Постановка задачи
2.2.2 Влияние скорости и температуры на срезе сопла на характеристики течения и турбулентности в дозвуковой струе
2.2.3 Влияние порядка разностной аппроксимации и числа ячеек сетки на точность расчета струи из конического сопла на различных режимах
2.2.4 Влияние параметров на входе в сопло на истечение сверхзвуковой нерасчетной струи из биконического сопла
2.3 Повышение точности расчета течения в струе около среза сопла с помощью создания нестационарного пограничного слоя на срезе сопла
2.3.1 Постановка задачи
2.3.2 Совместный расчет WMILES/ILES методом течения в коническом сопле и его дозвуковой струе
2.4 Применение RANS/ILES-метода для расчета течения и параметров турбулентности в струе из сопла двухконтурного ТРД
2.4.1 Постановка задачи
2.4.2 Результаты расчетов течения и параметров турбулентности в струе из сопла двухконтурного ТРД
Глава 3. Применение RANS/ILES- и WMILES-методов для исследования средств пассивного воздействия на течение в струях из сопел разных

типов
3.1 Исследование влияния шевронов на течение в струях из конических шевронных сопел
3.1.1 Постановка задачи
3.1.2 Исследование влияния геометрии шевронов и температуры на входе в сопло на течение и характеристики турбулентности в струе
3.2 Исследование влияния шевронов на течение в струе из сопла двухконтурного ТРД
3.2.1 Постановка задачи
3.2.2 Влияние шевронов на сопле газогенератора двухконтурного сопла ТРД на течение и характеристики турбулентности в его струе
3..3 Влияние эксцентриситета сопла газогенератора двухконтурного ТРД на течение и уровень турбулентности в струе
3.3.1 Постановка задачи
3.3.2 Результаты расчетов по исследованию влияния эксцентриситета сопла газогенератора на течение и параметры турбулентности в струе из сопла двухконтурного ТРД
3.4 Применение RANS/ILES-метода для исследования воздействия
«аэродинамических шевронов» на течение в струе из двухконтурного сопла ТРД
3.4.1 Постановка задачи
3.4.2 Исследование влияния аэродинамических шевронов на течение и характеристики турбулентности в струе
3.5 Исследование с помощью WMILES-метода влияния геометрии шевронов на течение и характеристики турбулентности в струях из конических шевронных сопел
3.5.1 Постановка задачи
3.5.2 Результаты расчетов
3.5.3. Влияние геометрии шевронов на ближнее акустическое поле.

ограничивает использование монотонных разностных схем с фиксированным шаблоном для течений с разрывами.
Повысить порядок разностной схемы в окрестности разрывов и уменьшить схемную диффузию можно при использовании разностных схем с переменным шаблоном, например ENO [67,135], WENO [54,136,137]. Обычно используются схемы WENO третьего и выше порядков разностной аппроксимации, что позволяет существенно улучшить разрешение метода без увеличения числа узлов расчетной сетки. Это продемонстрировано авторами [94,136], где была использована схема WEN05 пятого порядка, в работах [3,39,138] - WEN09 девятого порядка, а в статье [139] WENOll - одиннадцатого порядка. Вместе с тем, недостатком схем WENO является относительно высокий уровень схемной вязкости, приводящий к заметному «размазыванию» скачков уплотнения [140].
Известны примеры применения метода Роу с различными схемами высокого порядка для вычисления предраспадных параметров при расчетах с помощью LES. Так в работе [141] была использована схема MUSCL 5-го порядка аппроксимации. Схемы WENO 5-го и 9го порядков были применены авторами [142] и [143]. При этом в [142,144] было получено, что схема WEN05 менее эффективна для рассмотренной в статье задачи, чем схема MUSCL5.
С учетом сказанного выше представляет интерес предложенная в работе [140] схема 5-го порядка аппроксимации МР5 (Monotonicity Preserving). Схема МР5 имеет меньший уровень схемной вязкости и обеспечивает разрешение скачков с более высокой точностью по сравнению со схемой WEN05. Кроме того, вычислительные затраты для схемы МР меньше, чем для схемы WENO того же порядка. Авторами [140] также отмечается, что возможно построение схем МР еще более высоких порядков. Это было реализовано в работе [94], где используется схема МР7 7-го порядка аппроксимации. В указанной статье получено, что схемы МР имеют лучшие спектральные свойства по сравнению со схемами WENO. Известны примеры использования схем МР в сочетании с

Рекомендуемые диссертации данного раздела