Введение 3
2. Постановка задачи 5
3. Математические формулы и численные методы 7
4. Верификация 8
5. Результаты 12
6. Вывод 17
Литература 18
Приложение 19

Купить

Во многих отраслях человеческой деятельности очень актуальными являются задачи обтекания различных тел, например, при проектировании самолетов, кораблей, подводных лодок и т. д. Исследования, посвященные обтеканию тел, носят в основном вычислительный характер, при помощи численного моделирования, и экспериментальный характер.
В областях аэрогидродинамики широко распространены коммерческие многофункциональные CFD — пакеты прикладных программ для численного моделирования. Однако в данное время все заметнее сказывается их отрицательное или тормозящее воздействие на развитие численных исследований. Одной из основных причин является закрытость их «кода». Имея в виду выше сказанное, рассмотрим открытый пакет для численного моделирования «OpenFoam».
OpenFOAM (OpenSourceFieldOperationAndManipulation) — открытая интегрируемая платформа для численного моделирования задач механики сплошных сред. Предназначена для решения задач в области механики сплошных сред [1].
В пакете OpenFOAM различные решатели позволяют моделировать:
— течения несжимаемых и сжимаемых жидкостей и газов для различных уравнений на основе Эйлера и Рейнольдса;
— течения с различными граничными условиями включая свободные и несвободные граничные условия;
— ламинарные и турбулентные потоки жидкостей и газов;
— задачи горения, теплообмена и конвекции;
— уравнения магнитной гидродинамика и т. д.
В нашей работе пластина-демпфер — устройство для гашения, предотвращения или минимизирования колебаний, возникающих в различных системах или сооружениях при их работе. Представлен в форме диска. Важным свойством демпфера является уменьшение воздействия той
колебательной системы, к которой он подключён. Принцип действия демпфера заключается в необратимом переводе полученной им энергии в тепло или разрушение материала. Например, пластины-демпферы могут быть использованы на Spar-платформах, при добыче нефти, газа. Будем рассматривать пластины-демпферы в модельном случае стоячей волны.
Стоячая волна — колебательный процесс с характерным устойчивым в пространстве расположением чередующихся максимумов (пучностей) и минимумов (узлов) амплитуды.
Под узловой поверхностью стоячей волны образуется поле скоростей, простого гармонического движения в компоненте скорости их. Это обстоятельство не подвергается серьезным изменениям, даже если выбросы умеренно высоки, как было продемонстрировано в работе Кейлегана и Карпентера[2].
В средней части канала горизонтальная составляющая скоростей частиц изменяется по гармоническому закону. Вертикальная составляющая также изменяется по гармоническому закону, за исключением того, что частота в два раза больше. Эффект вертикальной скорости уменьшается с высотой волны. Это дополнительно уменьшается за счет опускания объекта в бассейне, взято из Кейлегана и Карпентера[2].
Исходя из этого, продемонстрируем возможности открытого пакета для «OpenFoam», исследуя задачу обтекания колеблющегося круглого диска. Численные расчеты проводится для различных чисел Кейлегана - Карпентера в области ламинарного течения. Рассматривается модель двумерного вязкого потока, пренебрегая сжимаемостью, выделением тепла и внешних массовых сил. Общая постановка задачи: пластина в форме круглого колеблющегося диска, обтекается несжимаемой вязкой жидкостью при различных значениях числа Кейлегана - Карпентера КС.

Купить