Гидродинамическое и вихреволновое взаимодействие крыла с резким пикноклином

• Автор: Мальцева, Юлия Евгеньевна
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 136 с.

Глава I. Современное состояние вопроса об исследовании силового взаимодействия движущегося тела с внутренними волнами
1.1. Волны в неоднородной жидкости. Первые исследования
внутренних волн
1.2. Физические модели неоднородной среды
1.3. Модели с непрерывной стратификацией
1.4. Моделирование резкого пикноклина поверхностью раздела
плотностей
1.5. Плоские линейные задачи с границей раздела жидкостей
1.6. Нелинейные задачи поверхностных и внутренних волн
1.7. Разрушение волн
1.8. Численные методы моделирования волновых задач
1.9. Проблемы вычислительных методов вихрей
1.10. Заключение
Глава II. Математическая модель взаимодействия резкого
пикноклина с движущимся телом
2.1. Формулировка модели
2.2. Постановка нелинейной задачи
2.3. Вихревые слои
2.4. Вывод условия на границе раздела жидкостей
2.5. Определение гидродинамических реакций
2.6. Определение деформации слоя скачка плотности
2.7. Линейная задача гидродинамики тела вблизи резкого
пикноклина
2.8. Метод учета пространственное задачи

Глава III. Численный метод решения нестационарной задачи о взаимодействии крылового профиля с нелинейными
внутренними волнами
3.1. Основные упрощающие предположения численного метода
3.2. Аппроксимация вихревых слоев
3.3. Соотношения для сеточных функций
3.4. Выражения для коэффициентов в уравнениях дискретной
численной модели
3.5. Расчет давлений и сил
3.6. Интегрирование уравнений эволюции, сглаживание
3.7. Алгоритм расчета
3.8. Некоторые особенности численного моделирования движения
крыла конечного размаха
Глава IV. Анализ результатов численного моделирования
вихреволнового гидродинамического взаимодействия твердого тела с резким пикноклином
4.1. Тестирование численной модели
4.2. Описание проведенных расчетов
4.3. Влияние границы раздела сред на гидродинамические
характеристики крыла
4.4. Нелинейные эффекты при взаимодействии крыла с резким
пикноклином
4.5. Влияние нестационарное на интегральные характеристики
крыла

4.6. Основные выводы
Заключение
Литература

Все эти интересные результаты получены в основном путем теоретических исследований, многие из них подтверждены лабораторными экспериментами и натурными замерами. Однако, учет взаимодействия движущегося объекта с резким пикноклином ограничивается оценкой влияния линейных вынужденных или свободных ВВ на гидродинамические характеристики.
В реальном резком пикноклине вынужденное внутреннее волнение может иметь нелинейные характеристики. Кроме того, в отличие от поверхностных волн, ВВ являются бароклинными, движение внутри области с резким перепадом плотности вихревое. Твердое тело, движущееся в реальной жидкости, также генерирует вихри. Поэтому, наряду с волновым взаимодействием между движущимся телом и резким пикноклином, может возникнуть взаимодействие вихрей.
Оценка вихреволнового взаимодействия выполняется в настоящей работе с помощью решения нелинейной нестационарной задачи о движении крыла вблизи резкого пикноклина, который моделируется вихревым слоем. Твердый контур и вихревая пелена также заменяются вихревыми слоями. Интенсивности вихревых слоев в каждый момент времени находятся из уравнений, сформулированных в математической модели.
Для построения физической модели задачи введем ряд необходимых допущений.
В задаче рассматривается капельная жидкость (вода), поэтому среду можно считать несжимаемой.
В общей постановке задачи теории внутренних волн учитывается не только сила тяжести, но и сила, обусловленная вращением Земли. Однако известно [104], что для коротких внутренних волн, возникающих в слое резкого скачка плотности, последнюю силу можно не учитывать, а полем внешних массовых сил считать однородное поле силы тяжести.