Расчет нестационарного обтекания крыльев вблизи экрана при высоких числах Рейнольдса

• Автор: Ву Чун-Кай
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 188 с. : ил

Содержание
Содержание Перечень основных обозначений
Введение
1. Описание численного подхода
1.1 Метод конечных объемов
1.1.1 Уравнения движения
1.1.2 Дискретизация общего уравнения переноса
1.1.3 Конвекционная схема с ограничителями
1.2 Метод коррекции давления
1.2.1 Метод интерполяции утяжеленного давления
1.2.2 Уравнение коррекции давления
1.3 Генерация сетки типа С
1.3.1 Выбор системы сеток вокруг профиля крыла
1.3.2 Генерация согласованной с профилем крыла сетки
1.4 Многогрупповой многобдочный метод
1.4.1 Многогрупповой подход’ ’ " Д
1.4.2 Многоблочный подход
1.4.3 Обработка области перекрытия блоков
1.4.4 Использование неинерционной системы координат
1.4.5 Многогрупповая многоблочная система сеток
1.5 Расчет потока при высоких числах Рейнольдса
1.5.1 Трудности расчета потока при высоких числах Рейнольдса
1.5.2 Толщины турбулентного пограничного слоя и вязкого подслоя
1.5.3 Использование «закона стенки»
1.5.4 Многослойная схема вычисления
1.5.5 Модели турбулентности
1.6 Методы решения задач потенциального обтекания
1.6.1 Метода конформного отображения
1.6.2 Панельный метод
1.6.3 Зонное потенциальное решение
1.7 Граничные условия
1.7.1 Граничные условия далеко вверх по потоку
1.7.2 Граничные условия далеко вниз по потоку
1.7.3 Г раничные условия на поверхности тела
1.7.4 Интерполяция данных на областях перекрытия блоков
1.7.5 Обработка граничных условий на искривленном экране
1.8 Алгоритм вычислений
1.9 Краткая характеристика вычислительных средств
2. Достоверность численного подхода
2.1 Двухмерные течения пограничного слоя на плоской пластине

2.1.1 Течения ламинарного пограничного слоя
2.1.2 Течения турбулентного пограничного слоя
2.2 Двухмерные задачи обтекания профиля крыла
2.2.1 Обтекание профиля Б8МА-671 в безграничной жидкости
2.2.2 Обтекание профиля КАСА-4412 в безграничной жидкости
2.2.3 Обтекание профиля ЫАСА-4412 вблизи экрана
2.2.4 Обтекание тандема ЫАСА-4412 вблизи экрана
2.2.5 Обтекание тонкого профиля N АСА-0001 вблизи волнового экрана
2.3 Трехмерные задачи обтекания крыла конечного размаха
2.3.1 Обтекание крыла с профилем ЫАСА-6409 прямоугольной формой в плане и с шайбами вблизи экрана
2.3.2 Обтекание крыла с профилем 1ТАСА-4412 прямоугольной формой в плане вблизи экрана
2.3.3 Обтекание крыла с профилем ЫАСА-ОО! 5 прямоугольной
формой в плане при колебаниях вблизи экрана
2.4 Влияние некоторых вычислительных параметров
2.4.1 Достоверность многогруппового многоблочного метода
2.4.2 Влияние граничного условия далеко вверх по потоку
2.4.3 Влияние шага вычислений по времени
2.4.4 Влияние разрешения сеток
2.4.5 Влияние модели турбулентности
3. Расчет двухмерных потоков
3.1 Стационарное обтекание профиля крыла вблизи экрана
3.1.1 Обтекание профиля ЫАСА-4412 при различных граничных
условиях на экране
3.1.2 Обтекание профиля КАСА-4412 при различных расстояниях от экрана
3.1.3 Обтекание профиля 14АС А-4412/Е)НМТи при различных углах атаки вблизи экрана
3.1.4 Обтекание тандема вблизи экрана
3.2 Нестационарное обтекание профиля крыла вблизи экрана
3.2.1 Обтекание профиля вблизи экрана с прямоугольным выступом
3.2.2 Обтекание профиля вблизи волнового экрана
3.2.3 Обтекание профиля при вертикальных колебаниях вблизи экрана
3.2.4 Обтекание профиля при вращательных колебаниях вблизи эк-

4. Расчет обтекания крыла конечного размаха
4.1 Стационарное обтекание крыла вблизи экрана
4.1.1 Обтекание крыла с профилем N АС А-4412 прямоугольной формы в плане без шайб и с шайбами вблизи экрана
4.1.2 Обтекание крыла с профилем ЫАСА-0001/КАСА-0006 прямоугольной формы в плане вблизи экрана
4.2 Нестационарное обтекание крыла вблизи экрана
4.2.1 Обтекание крыла с профилем 1ЧАСА-4412 прямоугольной формы в плане при вертикальных колебаниях вблизи экрана
Заключение
Приложения
Приложение А: Метод Джеймса
Приложение Б: Список отобранных расчетных данных
Б.1 Коэффициент статического давления
Б.2 Коэффициенты подъемной силы и силы сопротивления, и аэродинамическое качество
Приложение В: Вычислительные программы
В. 1 Программа применения метода конформного отображения для построения сеток В.2 Программа применения панельного метода для решения задачи потенциального обтекания
В.З Программа решения двухмерных уравнений Навье-Стокса

+ Вт + Вж +
ь(1-/)
]Г(4 + 4 )(ф -фр )+Вю +Вт +{ВРфР +5С ук
<5?К , к , 1 ч
+ ——фр , (1.11)

где / - индекс соседних ячеек (1-Е, 1¥, Л( 5' Ь, К), члены, А° и Вт - диффузионные члены. Формулы для Ас и Вю обеспечены позже в п. 1.1.3. А^и Вж являются ортогональными и неортогональными диффузионными членами со следующими определениями
/ Т^ф
Г 9 а

и Д,,

/ д и Гтфр

(1.12)
Когда сформирована линейная трехдиагональная система уравнений с использованием предыдущим уравнением (1.11), она легко решается с помощью трехдиагонального алгебраического алгоритма.
Необходимо упомянуть, что в отличие от уравнений переноса импульса {и, г и м>), уравнения переноса турбулентности {к, £ и со ) оказываются весьма «жесткими» в областях вблизи стенки. Если конвекционная схема для них неправильно выбрана, то получить сходящиеся результаты трудно. Самое простое разрешение этой трудности - использование конвекционной схемы с точностью первого порядка. Но недостатком такой схемы с точностью малого порядка является необходимость введения при проведении расчетов дополнительной искусственной вязкости. Использованная в этой работе конвекционная схема для уравнений переноса импульса является квадратичной интерполяционной схемой без ограничителей (Леонард, 1979). Конвекционная схема, использованная для уравнений переноса турбулентности, является модифицированной версией вышеупомянутой схемы с ограничителями.