Чисельний метод підвищеного порядку точності для задач аеропружності

image_print
DOI https://doi.org/10.15407/pmach2018.01.011
Журнал Проблеми машинобудування
Видавець Інститут проблем машинобудування ім. А. М. Підгорного Національної академії наук України
ISSN 0131-2928 (print), 2411-0779 (online)
Випуск Том 21, № 1, 2018 (березень)
Сторінки 11–18

 

Автори

Ю. А. Биков, Інститут проблем машинобудування ім. А. М. Підгорного НАН України (61046, Україна, м. Харків, вул. Пожарського, 2/10), e-mail: bykow@ipmach.kharkov.ua

 

Анотація

Запропоновано метод чисельного моделювання течії в’язкого стисливого газу через решітку коливних лопаток. Метод призначений для інтегрування нестаціонарних двовимірних рівнянь Нав’є-Стокса, усереднених за Рейнольсом, які доповнюються рівнянням моделювання турбулентності. Метод має локально третій порядок апроксимації по просторових координатах та часу. З використанням методу проведено чисельний аналіз аеропружних характеристик решітки турбінних профілів 4-ї стандартної конфігурації в трансзвуковому потоці. Здійснено зіставлення отриманих результатів з даними чисельного моделювання з використанням методів другого і першого порядку апроксимації, а також з даними експерименту.

 

Ключові слова: чисельне моделювання течії; аеропружність в турбомашинах; нестаціонарна течія; нестаціонарні навантаження

 

Література

  1. Brouwer K., Crowell A. R., McNamara J. J. Rapid Prediction of Unsteady Aeroelastic Loads in Shock-Dominated Flows. Proc.  of 56th AIAA/ASCE/AHS/ASC Structures, Structural Dynamics, and Materials Conf. 2015. P. 1–20. https://doi.org/10.2514/6.2015-0687
  2. Padmanabhan M. A., Pasiliao C. L., Dowell E. H. Simulation of Aeroelastic Limit-Cycle Oscillations of Aircraft Wings with Stores. AIAA J. 2014. Vol. 52. No. 10. P. 2291–2299. https://doi.org/10.2514/1.J052843
  3. Chen T., Xu M., Xie L. Aeroelastic Modeling Using Geometrically Nonlinear Solid-Shell Elements. AIAA J. 2014. Vol. 52. No. 9. P. 1980–1993. https://doi.org/10.2514/1.J052765
  4. Kersken H., Frey C., Voigt C., Ashcroft G. Time-Linearized and Time-Accurate 3D RANS Methods for Aeroelastic Analysis in Turbomachinery. ASME. J. Turbomach. 2012. Vol. 134. Iss. 5. P. 051024-8. https://doi.org/10.1115/1.4004749
  5. Gupta K. K., Voelker L. S. Aeroelastic Simulation of Hypersonic Flight Vehicles. AIAA J. 2012. Vol. 50. No. 3. P. 717–723. https://doi.org/10.2514/1.J051386
  6. Гнесин В.И., Быков Ю.А. Численное исследование аэроупругих характеристик лопаточного венца турбомашины, работающей на нерасчетном режиме. Пробл. машиностроения. 2004. T. 7. № 1. С. 31–40.
  7. Gendel S., Gottlieb O., Degani D. Fluid–Structure Interaction of an Elastically Mounted Slender Body at High Incidence. AIAA J. 2015. Vol. 53. No. 5. P. 1309–1318. https://doi.org/10.2514/1.J053416
  8. Wilcox D. C. Reassessment of the Scale-Determining Equation for Advanced Turbulence Models. AIAA J. 1988. Vol. 26. No.11. P. 1299–1310. https://doi.org/10.2514/3.10041
  9. Терехов В. И., Шаров К. А., Смульский Я. И., Быков Ю. А., Ершов С. В. Расчетно-экспериментальное исследование течения за обратным уступом при наличии пассивного управления. Вісн. НТУ “ХПІ”, Серія: “Нові рішення у сучасних технологіях”. 2013. № 56. С. 199–203.
  10. Русанов А. В., Ершов С. В. Математическое моделирование нестационарных газо-динамических процессов в проточных частях турбомашин. Харьков: ИПМаш НАН Украины, 2008. 275 с.
  11. Bolcs A., Fransson T. H. Aeroelasticity in Turbomachines. Comparison of Theoretical and Experimental Cascade Results. Communication du Laboratorie de Thermique Appliquee et de Turbomachines, Lausanne, EPFL. No. 13. 230 p.

 

Надійшла до редакції 20 листопада 2017 р.