Чисельне моделювання струменя газів від авіадвигуна за умов малого газу

Kateryna Synylo, Andrii Krupko, Oleksandr Zaporozhets

Анотація


Мета: В даний час моделі якості повітря в аеропорту базуються на напівемпіричних підходах для опису динаміки струменя вихлопних газів авіадвигуна і не враховують вплив поверхні аеродрому на поведінку струменя та процеси взаємодії струменя з вихорами від крила. Виключення зазначених механізмів у моделях якості повітря в аеропорту може завищити висоту плавучості струменя вихлопних газів від авіадвигуна, не об’єктивно обчислити далекобійність струменя та радіус розширення, дисперсії та відповідно величини концентрацій. Оцінка процесів переносу та розбавлення домішок струменем газів від авіадвигуна за допомогою CFD-коду є актуальним завданням для дослідження якості повітря в аеропорту. Методи: Чисельне дослідження властивостей та структури струменя газів від авіадвигуна за допомогою CFD кодів (OpenFOAM) надасть реалістичний перевірений матеріал, що забезпечить необхідне наукове обгрунтування оцінки рівнів забруднення внаслідок викидів авіадвигунів. Результати: Порівняння чисельних результатів OpenFOAM та розрахунків напівемпіричної реактивної моделі (використовувана складною моделлю PolEmiCa) показує, що параметри впливу плавучості відпрацьованих газів зменшуються вдвічі для обмеженого струменя. А різниця між відповідною поздовжньою координатою ефекту плавучості становить близько 30%. Обговорення: використання інструменту CFD дозволяє вдосконалити аналіз якості аеропорту в аеропорту, надаючи більш об'єктивні та точні вхідні дані для подальшого моделювання дисперсії.


Ключові слова


авіадвигун; струмінь відпрацьованих газів; забруднення атмосферного повітря; місцева якість повітря; граничні умови

Посилання


Graham and D. Raper. "Air Quality in Airport Approaches: Impact of Emissions entrained by Vortices in Aircraft Wakes". Available at: http://www.cate.mmu.ac.uk/documents/Publications/Woct03.pdf. (2003).

K. Schäfer, C. Jahn, P. Sturm, B. Lechner and M. Bacher. "Aircraft Emission Measurements by Remote Sensing Methodologies at Airports". Atmospheric Environment, Vol. 37, pp. 5261-5271. (2003). https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2003.09.002

Chan T.L., Dong G., Leung C.W., Cheung C.S., Hung W.T. Validation of a 2D Pollutant Dispersion Model in an Isolated Street Canyon. - Atmospheric Environment. - 2002. - №36. - P.861-872. https://doi.org/10.1016/S1352-2310(01)00490-3

Harvey, J. K. & Perry, F. J. Flowfield produced by trailing vortices in the vicinity of the ground. - AIAA J. - 1971. - №9 (8) - P.1659-1660. https://doi.org/10.2514/3.6415

Atias, M., Weihs, D. Motion of aircraft trailing vortices near the ground. - J. Aircraft. - 1984. - №21(10). - P.783-786. https://doi.org/10.2514/3.45042

Spalart, P. R., Strelets, M. K., Tra vin, A. K., & Shur, M. L. Modeling the Interaction of a Vortex Pair with the Ground. - Fluid Dynamic. - 2001. - № 36(6). - P.899-908. https://doi.org/10.1023/A:1017958425271

Aloysius Syoginus S., Wrobel Luiz C. ALAQS-CFD Comparison of Buoyant Free and Wall Turbulent Jets// School of Engineering & Design Brunel University. - UK, 2007. - 58 p.

Aloysius Syoginus S., Wrobel Luiz C., Pearce D. ALAQS-Comparison of CFD and Lagrangian Dispersion Methods - Simple Scenario during Take-off // School of Engineering & Design Brunel University. - UK, 2007. - 32 p.

Syoginus S. Aloysius and Luiz C. Wrobel On the Use of Near Field Computational Fluid Dynamics for Improving Airport Related Dispersion Models // Third International Conference On Research In Air Transportation Fairfax, Va, June 1-4 2008, 8 p.

M.R. Davis and H. Winarto. "Jet Diffusion from a Circular Nozzle above a Solid Plane". Journal of Fluid Mechanics. Vol. 101, part 1, pp.201-222. (1980). https://doi.org/10.1017/S0022112080001607

Bradbury L.J.S. The Structure of a Self-Preserving Turbulent Jet. - J. Fluid Mech. - 1965. -№ 23 - P.31-64. https://doi.org/10.1017/S0022112065001222

Forthmann E. Turbulent Jet Expansion. English translation, NACA Technical Memorandum TM-789. - 1936.

Wygnanski, I., Katz, Y., Horev, E. On the Applicability of Various Scaling Laws to the Turbulent Wall Jet". - J. Fluid Mech. - 1992. - Vol. 234 - P. 669-690. https://doi.org/10.1017/S002211209200096X

Wayson R.L., Flemming G.G., Eberhard W., Kim B. Final report: The use of LIDAR to characterize aircraft initial plume characteristics // FAA-AEE-04-01. - 2004. - 35 p.

User Manual of Open Foam. Available at: https://www.openfoam.com/

Synylo K., Zaporozhets O., FröhlichJ., Stiller J. Improvement of Airport Local Air Quality Modeling // Journal of Aircraft. - 2017. - Vol. 54. - № 5. - P. 1750 -1759 (Scopus). https://doi.org/10.2514/1.C033803

Zaporozhets O., Synylo K. PolEmiCa - tool for air pollution and aircraft engine emission assessment in airports // 2-nd World Congress Proc.: "Aviation in XXI Century", Environment Protection Symposium. - 2005. - P. 4.22 -4.28

Emissions and Dispersion Modelling System (EDMS) // Reference Manual. FAA-AEE-01-01. U.S. Department of Transportation Federal Aviation Administration, Washington, D.C. CSSI, Inc., Washington, D.C. - September 2002.

Janicke Consulting, LASPORT version 1.3 Reference Book. - November 2005. - 93 p. https://doi.org/10.1007/978-3-663-11695-0_7


Повний текст: PDF

Посилання

  • Поки немає зовнішніх посилань.


ISSN 2306-1472 (Online), ISSN 1813-1166 (Print)

Передплатний індекс 86179

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Unported License.

Ulrich's Periodicals DirectoryIndex CopernicusDOAJSSMРИНЦWorldCatCASEBSCOCrossRefBASEDRIVERНаціональна бібліотека ім. ВернадськогоНауково-технічна бібліотека НАУ