Дослідження та математичне моделювання турбулентного примежевого шару при додатному градієнті тиску

Автор(и)

  • Vitaliy Mamchuk National Aviation University
  • Ivan Lastivka National Aviation University
  • Oleksandr Bezverkhyi S. P. Timoshenko Institute of Mechanics

DOI:

https://doi.org/10.18372/2306-1472.67.10430

Ключові слова:

градієнт тиску, примежевий шар, пристінний струмінь, профіль швидкості, турбулентна в’язкість

Анотація

Мета: Математичне моделювання складних турбулентних пристінних течій, які виникають при обтіканні аеродинамічних профілів, неможливе без розуміння природи розвитку течії у примежевому шарі. З математичної точки зору розрахунок таких течій складає серйозну проблему і по сьогоднішній день, оскільки в практичних завданнях їх необхідно розглядати як турбулентні, а характеристики турбулентності значною мірою залежать від геометрії профіля поздовжньої складової осередненої швидкості пристінного струменя. Виходячи з цього, метою цієї роботи є дослідження та математичне моделювання турбулентних пристінних течій при взаємодії з реальною обтічною поверхнею, яка має свої певні особливості такі як кривизна, шорсткість тощо, а також вивчення й дослідження впливу градієнта тиску на емпіричні коефіцієнти, параметри течії, профілі швидкості і напруження тертя. Методи: Розрахунки виконано числовим скінченно-різнецевим маршевим методом з використанням алгебраїчної моделі коефіцієнта турбулентної в’язкості. Результати: У цій роботі викладено деякі результати числового дослідження впливу додатного градієнта тиску на емпіричні коефіцієнти перехідної зони і закону стінки пристінної та зовнішньої областей. Обговорення: Порівняння отриманих розрахункових результатів з експериментальними даними показує, що запропоновані підходи дають змогу моделювати течії максимально  наближено їх фізичним властивостям. Запропонована математична модель для розрахунку турбулентних примежевих шарів і пристінних струменів дає можливість розраховувати і такий складний та цінний з практичної точки зору вид течії, як аеродинамічний слід за обтічним тілом, що вселяє надію на поширення даних підходів на більш складні види течій.

Біографії авторів

Vitaliy Mamchuk, National Aviation University

Ph.D., Associate Professor.

Higher and Computational Mathematics, Educational and Research Institute of Computer Information Technologies, National Aviation University, Kyiv, Ukraine.

Education: Ivan Franko National University of Lviv, Lviv, Ukraine (1973).

Research area: applied problems of mechanics

Ivan Lastivka, National Aviation University

Doctor of Technical Sciences, Professor.

Head of Department of Mathematics, Educational and Research Institute of Economics and Management, National Aviation University, Kyiv, Ukraine.

Education: Taras Shevchenko National University of Kyiv, Kyiv, Ukraine (1982).

Research area: models and methods to improve aerodynamic and aeroelastic performance of compressors of gas turbine engines.

Oleksandr Bezverkhyi, S. P. Timoshenko Institute of Mechanics

Doctor of physical and mathematical sciences, Professor.

Head of Department of electroelasticity of S.P.Timoshenko Institute of Mechanics, Kyiv, Ukraine

Education: Dnipropetrovsk State University, Dnipropetrovsk, Ukraine (1976).

Research area: hydroelectroelasticity

Посилання

Ahlbery J. H. Theory of Splines and Their Applications / J. H. Ahlbery, E. N. Nilson, J.L. Walsh. – New York, 1967.

Computation of turbulent boundary layers. [Ed. S. J. Kline, E. A. Morcovin, G. Sovran, G.J. Cockrell]. 1968: AFOSRIPF Stanford Conference. – Stanford : University, 1969. Vol. 1, 590 p.

Fedyaevskyy K. K. Calculation of turbulent boundary layer of an incompressible fluid / K. K. Fedyaevskіy, A. S. Hynevskyy, A. V. Koles¬nikov. – St.P. : Sudostroenye, 1973, 256 p. (in Russian).

Kocheryzhnykov G. V. About experience of numerical integration of turbulent boundary layer. G. V. Kocheryzhnykov, S. K. Matveev Hydroaeromechanic and theory of elasticity. 1968, Vol. 13, P. 39–50. (in Russian).

Horstmen. Turbulence model for calculating nonequilibristic streams at positive pressure gradient / Horstmen // Rocket technics and spacecraft. – 1977, Vol. 15, № 2, P. 5–7. (in Russian).

Lapyn U. V. The problem of "merging" in theory nonequilibristic turbulent streams / U. V. Lapyn, A. L. Yarin // Mechanics of fluid and gas. – 1979, № 3, P. 33–41. (in Russian).

Mamchuk V. I. Mathematical modeling of turbulent near wall flaws on the oscillating bodies / V. I. Mamchuk // Bulletin of Lviv. Univ, Sir. glue. Math. and Information. 2002, Vol. 4, P. 131–136. (in Ukrainian).

Mamchuk V. I. Turbulence model and the results of calculations of plane turbulent near–wall steams / V. I. Mamchuk // Bulletin KIUCA. – K. : KIUCA. – 1998, № 1, P. 291–294. (in Ukrainian).

Novozhilov V. V. Theory flat turbulent boundary layer of an incompressible fluid / V. V. Novozhylov. St. P: Sudostroenye, 1977, 164 p. (in Russian).

Pletcher. Calculation of turbulent boundary layer at small Reynolds numbers. Rocket Technics and Space. 1976, Vol. 14, № 5, P. 181–183. (In Russian).

Sebesy. Kinematic turbulent viscosity at small Reynolds numbers. Rocket technics and spacecraft. – 1973, Vol. 11, № 1, P. 121–123. (in Russian).

Tulapurkara G. Interaction boundary layer with trace of bodies of different shapes / G. Tulapurkara, V. Ramzhy, R. Radzhasekar // Aerospace technic. – 1990, № 12, P. 3–10. (in Russian).

Hyntse Y. O. Turbulence. Moscow: Fyzmathyz, 1963, 680 p. (in Russian).

Yoon A. A. Theory and practice of modeling turbulent streams / A. A. Yoon. – Moscow: Book house "Liberkom", 2009, 272 p. (in Russian).

Mellor. Incomeresible turbulent boundary layer at arbitrary pressure gradient with parting transverse flow / Mellor // Rocket technics and spacecraft. – 1977, Vol. 5, № 9, P. 43–54. (in Russian).

Computation of turbulent boundary layers / Ed. P. E. Coles, E. A. Hirst. – 1968: AFOSR– IPF Stanford Conference. – Stanford : University, 1969, Vol. 2, 519 p.

Aerodynamic traces in the gas compressor turbine engines : Monograph / [Y. M. Tereshchenko, M. S. Kulik, I. O. Lastivka and others]; ed. Y. M. Tereshchenko. – K. : NAU-Druk, 2012, 232 p. (in Russian).

Lastivka I. O. The calculation of aerody¬namic trace parameters behind compressor grating blade / I. O. Lastivka // Eastern European Journal of advanced technologies. – Kharkiv: Technological Center, 2011, № 4/7 (52), P. 47–50. (in Ukrainian).

Downloads

Опубліковано

21.06.2016

Як цитувати

Mamchuk, V., Lastivka, I., & Bezverkhyi, O. (2016). Дослідження та математичне моделювання турбулентного примежевого шару при додатному градієнті тиску. Вісник Національного авіаційного університету, 67(2), 37–43. https://doi.org/10.18372/2306-1472.67.10430

Номер

Том 67 № 2 (2016)

Розділ

Сучасні авіаційно-космічні технології

Ліцензія

Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з такими умовами:

  1. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.

  2. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.

  3. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).