Анализ RANS/ILES(i)-методом влияния турбулентности набегающего потока на течение в сверхзвуковом воздухозаборнике. Различные режимы работы воздухозаборника

Capa

Citar

Texto integral

Acesso aberto Acesso aberto
Acesso é fechado Acesso está concedido
Acesso é fechado Acesso é pago ou somente para assinantes

Resumo

С помощью комбинированного RANS/ILES(i)-метода проведены расчеты модельного сверхзвукового воздухозаборника смешанного сжатия. Расчеты проводились на блочно-структурированной сетке, содержащей 9 × 106 ячеек, при различных уровнях турбулентности набегающего потока и дросселирования воздухозаборника. Турбулентность задавалась путем добавления на входной границе однородного изотропного поля пульсаций скорости, сгенерированного с помощью метода синтетических вихрей. Для различных параметров турбулентности набегающего потока получены зависимости от коэффициента расхода осредненных в выходном сечении воздухозаборника коэффициента сохранения полного давления, статического давления, интенсивностей пульсаций давления и скорости, а также других параметров течения. Проанализировано влияние масштабов турбулентных вихрей на структуру мгновенного и осредненного полей скорости в канале воздухозаборника.

Texto integral

Acesso é fechado

Sobre autores

А. Жигалкин

ФАУ «Центральный институт авиационного моторостроения им. П.И. Баранова»

Autor responsável pela correspondência
Email: aszhigalkin@ciam.ru
Rússia, Москва

Д. Любимов

ФАУ «Центральный институт авиационного моторостроения им. П.И. Баранова»

Email: dalyubimov@ciam.ru
Rússia, Москва

Bibliografia

  1. Любимов Д.А., Честных А.О. Исследование RANS/ILES-методом течения в высокоскоростном воздухозаборнике смешанного сжатия на различных режимах работы // ТВТ. 2018. Т. 56. № 5. С. 729.
  2. Любимов Д.А., Потехина И.В. Исследование нестационарных режимов работы сверхзвукового воздухозаборника RANS/ILES-методом // ТВТ. 2016. Т. 54. № 5. С. 784.
  3. Johnson J.S. The Effects of Freestream Turbulence on Serpentine Diffuser Distortion Patterns. Thesis Master of Science. Provo: Brigham Young University, 2012. 126 p.
  4. Rademakers R.P.M., Pohl A., Brehm S., Niehuis R. Influence of Varying Free-stream Turbulence on s-duct Aerodynamics // Proc. 12th Europ. Conf. Turbomachinery Fluid Dynamics & Thermodynamics ETC12. Stockholm, 2017.
  5. Hoffman J.A. Effects of Free-Stream Turbulence on Diffuser Performance // J. Fluids Eng. 1981. V. 103. P. 385.
  6. Аюпов Р.Ш., Бендерский Л.А., Любимов Д.А. Исследование RANS/ILES-методом влияния неоднородности температуры набегающего потока на пульсации давления в канале воздухозаборника // Мат. моделирование. 2019. Т. 31. № 10. С. 35.
  7. Любимов Д.А. Анализ RANS/ILES-методом влияния переменной теплоемкости на характеристики пульсаций давления в высокоскоростном воздухозаборнике // Мат. моделирование. 2019. Т. 31. № 10. С. 72.
  8. Жигалкин А.С., Любимов Д.А. Анализ RANS/ILES-методом влияния турбулентности набегающего потока на течение в сверхзвуковом воздухозаборнике. Оценка диссипативных свойств разностной схемы на примере моделирования распада однородной изотропной турбулентности в рамках ILES // ТВТ. 2022. Т. 60. № 1. С. 63.
  9. Trapier S., Duveau P., Sébastien Deck S. Experimental Study of Supersonic Inlet Buzz // AIAA J. 2006. V. 44. № 10. P. 2354.
  10. Jarrin N. Synthetic Inflow Boundary Conditions for the Numerical Simulation of Turbulence. Th. Ph. D. Manchester: University of Manchester, 2008. 258 p.
  11. Абрамович Г.Н. Прикладная газовая динамика. В 2 ч. Ч. 1: Учеб. руководство: для втузов. 5-е изд., перераб. и доп. М.: Наука; Гл. ред. физ.-мат. лит., 1991. 600 с.
  12. Теория авиационных двигателей. Ч. 1. Учеб. для вузов ВВС / Под ред. Нечаева Ю.Н. М.: Изд-во ВВИА им. проф. Н.Е. Жуковского, 2005. 366 с.
  13. Rhyne R.H., Steiner R. Power Spectral Measurement of Atmospheric Turbulence in Severe Storms and Cumulus Clouds: NASA Technical Note. Washington, DC: NASA, 1964.
  14. Guissart A., Romblad J., Nemitz T., Tropea C. Small-Scale Atmospheric Turbulence and Its Impact on Laminar-to-turbulent Transition // AIAA J. 2021. V. 59. № 9. P. 1.
  15. Tangermann E., Klein M. Numerical Simulation of Laminar Separation on a NACA0018 Airfoil in Freestream Turbulence // AIAA Scitech Forum. Orlando, 2020.
  16. Sheih C.M., Tennekes H., Lumley J.L. Airborne Hot-wire Measurements of the Small-scale Structure of Atmospheric Turbulence // Phys. Fluids. 1971. V. 14. № 2. P. 201.
  17. Pope S. Turbulent Flows. Cambridge: Cambridge University Press, 2000. 771 p.
  18. Любимов Д.А. Анализ RANS/ILES-методом влияния дросселирования и системы слива на спектральные характеристики пульсаций давления в спаренном сверхзвуковом воздухозаборнике. В кн.: Вычислительный эксперимент в аэроакустике и аэродинамике. Сб. тез. 9-й рос. конф. М.: ИПМ им. Келдыша РАН, 2022. С. 211.

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML
Baixar
2. Fig. 1. General view of the VZ: the black line is a section Z = 0.

Baixar (64KB)
Metadados
3. Fig. 2. Calculation grid in the section Z = 0: the vertical black line is the section of the exit from the high voltage, in which the averaged parameters were calculated.

Baixar (84KB)
Metadados
4. Fig. 3. The effect of oncoming flow turbulence on instantaneous longitudinal velocity fields in the Z = 0 section in the low–throttling mode: (a) undisturbed flow; (b), (c) large–scale turbulence at various time points; (d) small-scale turbulence.

Baixar (225KB)
Metadados
5. Fig. 4. The effect of small–scale turbulence of the incoming flow on the instantaneous fields of longitudinal velocity in the Z = 0 section in the low–throttling mode: (a) undisturbed flow, (b) small-scale turbulence.

Baixar (129KB)
Metadados
6. Fig. 5. Fields of instantaneous longitudinal velocity in the Z = 0 cross-section at various time points in the operating mode close to the operating mode, with large-scale turbulence in the incoming flow: (a) – closing surge of compaction inside the channel, (b) – outside the channel.

Baixar (103KB)
Metadados
7. Fig. 6. Influence of the turbulence parameters of the incoming flow on the averaged longitudinal velocity fields at Z = 0 in the operating mode: (a) undisturbed flow, (b) large–scale turbulence, (c) small-scale turbulence.

Baixar (166KB)
Metadados
8. Fig. 7. The influence of the turbulence of the incoming flow on the time–averaged longitudinal velocity fields in the outlet section of the high–pressure vessel in the low-throttling mode: (a) undisturbed flow, (b) and (c) large-scale and small-scale turbulence.

Baixar (183KB)
Metadados
9. 8. Influence of the turbulence of the incoming flow on the fields of longitudinal velocity pulsations in the Z = 0 section in the throttle mode: (a) undisturbed flow, (b) large–scale turbulence, (c) small–scale turbulence.

Baixar (130KB)
Metadados
10. 9. Influence of the turbulence of the incoming flow on the fields of pulsations of longitudinal velocity in the Z = 0 section with low throttling: (a) undisturbed flow, (b) large–scale turbulence, (c) small-scale turbulence.

Baixar (124KB)
Metadados
11. 10. The influence of the turbulence of the incoming flow on the choke characteristic of the high–pressure vessel: 1 - undisturbed flow, 2 – small–scale turbulence, 3 – large-scale turbulence, 4 - experiment [9].

Baixar (86KB)
Metadados
12. Fig. 11. The effect of the turbulence of the incoming flow on the fields of the time–averaged coefficient of conservation of total pressure in the section Z = 0 in the throttle mode of operation of the high–pressure circuit: (a) undisturbed flow, (b) and (c) large-scale and small-scale turbulence.

Baixar (124KB)
Metadados
13. 12. The influence of the parameters of the turbulence of the incoming flow on the levels of pulsations of the longitudinal velocity (a) and static pressure (b) in the outlet section of the high–pressure vessel with different throttling: 1 – undisturbed flow, 2 – small-scale turbulence, 3 - large-scale turbulence.

Baixar (112KB)
Metadados
14. Fig. 13. Influence of the scale of the turbulence of the incoming flow on the integral level of static pressure pulsations in the section Z = 0 VZ in the throttle mode (q =(λ) = 0.52): (a) – undisturbed flow, (b) – large–scale turbulence, (c) - small-scale turbulence.

Baixar (115KB)
Metadados

Declaração de direitos autorais © Russian Academy of Sciences, 2024