Учёт влияния благоприятного градиента давления при моделировании ламинарно-турбулентного перехода в рамках подхода RANS
Автор: Штин Р.А., Савельев А.А.
Журнал: Труды Московского физико-технического института @trudy-mipt
Рубрика: Механика
Статья в выпуске: 1 (61) т.16, 2024 года.
Бесплатный доступ
Рассмотрена проблема моделирования ламинарно-турбулентного перехода в присутствии благоприятного градиента давления, а также методы моделирования переходных течений, основанные на решении уравнений Рейнольдса. Дан подробный анализ формулировки модели ламинарно-турбулентного перехода SST-y-alg из семейства LCTM. Продемонстрировано, что эта модель не воспроизводит эффект «ламинарной корзины» при обтекании аэродинамического профиля. Предложена модификация модели SST-y-alg, учитывающая влияние благоприятного градиента давления на положение ламинарно-турбулентного перехода. Модификация заключается в увеличении критического числа Рейнольдса в области благоприятного градиента давления с помощью дополнительного множителя-поправки. Для тестирования модифицированной модели рассматриваются две задачи: ламинарно-турбулентный переход на пластине и обтекание аэродинамического профиля NLF(l)-0414F. Показано, что применение модифицированной модели приводит к лучшему согласованию расчётных и экспериментальных данных при моделировании естественного сценария перехода. Также продемонстрировано, что модифицированная модель SST-y-alg воспроизводит эффект «ламинарной корзины» с достаточной для практических приложений точностью.
Пограничный слой, ламинарно-турбулентный переход, благоприятный градиент давления, модель sst-y-alg, lctm, ламинарная корзина, ewt-цаги
Короткий адрес: https://sciup.org/142241773
IDR: 142241773
Список литературы Учёт влияния благоприятного градиента давления при моделировании ламинарно-турбулентного перехода в рамках подхода RANS
- Menter F.R., Kuntz M., Langtry R. Ten Years of Industrial Experience with the SST Turbulence Model // Turbulence, Heat and Mass Transfer. 2003. V. 4, P. 625–632.
- Smith A.M.O., Gamberoni N. Transition, pressure gradient, and stability theory, Douglas aircraft co, Report N es. 26388, 1956.
- van Ingen J.L. A suggested Semi-empirical Method for the Calculation of the Boundary Layer Transition Region, Delft University, Report N VTH-71 and 74 1956.
- Abu-Ghannam B.J., Shaw R. Natural Transition of Boundary Layers — The Effect of Turbulence, Pressure Gradient, and Flow History // Journal of Mechanical Engineering Scince. 1980. V. 22, I. 5. P. 213–228.
- Menter F.R., Esch T., Kubacki S. Transition Modelling Based On Local Varibales // Engineering Turbulence Modelling and Experiments. 2002. N 5. P. 555–564.
- Menter F.R., Langtry R.B., Likki S.R., Suzen Y.B., Huang P.G., V”olker S. A Correlation- Based Transition Model Using Local Variables – Part I: Model Formulation // Journal of Turbomachinery. 2006. V. 128. P. 413–422.
- Langtry R.B., Menter F.R., Likki S.R., Suzen Y.B., Huang P.G., V”olker S. A Correlation- Based Transition Model Using Local Variables – Part II: Test Cases and Industrial Applications // Journal of Turbomachinery. 2006. V. 128. P. 423–434.
- Menter F.R., Smirnov P.E., Lio T., Avancha R. A One-Equation Local Correlation-Based Transition Model // Flow Turbulence Combust. 2015. V. 95. P. 583–619.
- Матяш Е.С., Савельев А.А., Трошин А.И., Устинов М.В. Учёт влияния сжимаемости газа в 𝛾-модели ламинарно-турбулентного перехода // Журнал вычислительной математики и математической физики. 2019. Т. 59, № 10. C. 1779–1791.
- Menter F.R., Matyushenko A., Lechner R., Stabnikov A., Garbaruk A. An Algebraic LCTM Model for Laminar-Turbulent Transition Prediction // Flow, Turbulence and Combustion. 2022. V. 109, I 4, P. 841–869.
- Матюшенко А.А. Усовершенствованные версии 𝑘 − 𝜔 SST модели турбулентности для расчета аэродинамических характеристик крыльев и турбинных лопаток, СПБПУ Петра Великого, дисс. на соискание ученой степени к.ф-м.н. 2023.
- Михайлов С.В. Принципы построения программного кода для решения задач аэродинамики и аэроакустики // Математическое моделирование 2017. Т. 29, № 9. C. 49–61.
- Bosnyakov S., Kursakov I., Lysenkov A., Matyash S., Mikhailov S., Vlasenko V., Quest J. Computational tools for supporting the testing of civil aircraft configurations in wind tunnels // Progress in Aerospace Sciences. 2008. V. 44. P. 67–120.
- Власенко В.В. О математическом подходе и принципах построения численных методологий // Труды ЦАГИ. 2007. № 2671. C. 20–85.
- Босняков С.М., Горбушин А.Р., Курсаков И.А., Матяш С.В., Михайлов С.В., Подаруев В.Ю. О верификации и валидации вычислительных методов и программ на основе метода Годунова // Учёные записки ЦАГИ. 2017. V. 48, № 7. P. 3–17.
- Savelyev A.A., Kursakov I.A., Matyash E.S., Streltsov E.V., Shtin R.A. Application of the Nonlinear SST Turbulence Model for Simulation of Anisotropic Flows // Supercomputing Frontiers and Innovations. 2022. V. 9, No. 4, pp. 38–48.
- Savill A.M. Evaluating Turbulence Model Prediction of Transition: An ERCOFTAC Special Interest Group Project // Applied Scientific Research. 1993. V. 51. P. 555–562.
- Schubauer G.B., Klebanoff P.S. Contributions on the Mechanics of Boundary-Layer Transition. 1995.
- Robert J.M., Jeffrey K.V., Werner P., William D.B., William D.H. Experimental Results for a Flapped Natural-Laminar-Flow Airfoil with High Lift/Drag Ratio // NASA Technical Memorandum. 1985. N 85788.
- http://airfoiltools.com/airfoil/details?airfoil=nlf414f-il
