|
Научная визуализация
| Год выпуска: | 2016 |
| Квартал: | 4 |
| Том: | 8 |
| Номер: | 4 |
| Страницы: | 128 - 138 |
|
| Название публикации: |
РАСЧЕТ И ВИЗУАЛИЗАЦИЯ ТЕЧЕНИЯ ПРИ ВЗАИМНОМ ДВИЖЕНИИ ТЕЛ |
| Авторы: |
А.Л. Афендиков (Россия), Я.В. Ханхасаева (Россия), А.Е. Луцкий (Россия), И.С. Меньшов (Россия), К.Д. Меркулов (Россия) |
| Адреса авторов: |
А.Л. Афендиков
andre@keldysh.ru
Федеральный исследовательский центр Институт прикладной математики им. М.В. Келдыша РАН, Москва, Россия
Я.В. Ханхасаева
hanhyana@mail.ru
Федеральный исследовательский центр Институт прикладной математики им. М.В. Келдыша РАН, Москва, Россия
А.Е. Луцкий
lutsky@kiam.ru
Федеральный исследовательский центр Институт прикладной математики им. М.В. Келдыша РАН, Москва, Россия
И.С. Меньшов
menshov@kiam.ru
Федеральный исследовательский центр Институт прикладной математики им. М.В. Келдыша РАН, Москва, Россия
К.Д. Меркулов
parovoz1991@yandex.ru
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова (МГУ), Москва, Россия |
| Краткое описание: |
Рассмотрены особенности течения соосного обтекания пары тел, движущихся относительно друг друга.
При разделении последовательно расположенных тел вращения в зависимости от расстояния между телами может наблюдаться два режима обтекания [1-4]. В начальной стадии разделения, когда расстояние между телами меньше критического, внешний поток обтекает образовавшееся пространство между телами с замкнутым течением как “жесткое” продолжение переднего тела. При увеличении расстояния до критического замкнутое отрывное течение между телами разрушается. Происходит перестройка течения, за передним телом образуется донное течение, а перед задним телом образуется головной скачок уплотнения. Образуется второй режим обтекания. Аналогичные режимы возникают при обтекании группы неподвижных тел.
В процессе обтекания разделяющихся тел можно выделить несколько характерных стадий. Когда передний край выдвигаемого тела расположен между головной ударной волной и усеченным конусом в дозвуковой области, оно оказывает незначительное влияние на течение. Далее происходит взаимодействие маленького тела с головной ударной волной и формирование области возвратного течения. В течение некоторого времени оба тела с областью возвратного течения между ними обтекаются сверхзвуковым потоком практически как одно целое.
Расчет обтекания движущихся тел выполнен с использованием метода свободной границы (вариант подхода immersed boundary method). Используется декартовая сетка, покрывающая как область течения, так и область, занятую твердым телом. Для выполнения граничного условия на поверхности тела вводятся компенсационные потоки массы, импульса и энергии. Одно из главных преимуществ подхода – простота построения сетки, которая не зависит от сложности геометрии исследуемого тела. Расчет производился на многоуровневых декартовых сетках с локальной адаптацией. Для локальной оценки гладкости сеточного решения применяется критерий на основе вейвлетных разложений на локальных шаблонах, что позволяет четко определить расположение разрывов и больших градиентов, что в свою очередь помогает в понимании физики течения.
Исследована динамика взаимодействия движущегося тела с головной ударной волной и формирования области возвратного течения. Динамика течения иллюстрируется серией изображений и анимаций, на которых представлены распределения плотности и давления, линии тока и структура сетки и которые были получены с помощью Tecplot [12]. Именно эти инструменты визуализации позволяют нам прослеживать образование пространственно-временных структур при различных режимах течения и получить качественную картину сложного нестационарного физического процесса обтекания разделяющихся тел. |
| Язык: |
Английский |
|
|
|
