Заказать работу


Тип работы:
Предмет:
Язык работы:


ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ СИЛ, ДЕЙСТВУЮЩИХ НА ПЛАСТИНЫ-ДЕМПФЕРЫ, В УСЛОВИЯХ СТОЯЧЕЙ ВОЛНЫ

Работа №41456
Тип работыДипломные работы, ВКР
Предметматематика
Объем работы24
Год сдачи2019
Стоимость3700 руб.
ПУБЛИКУЕТСЯ ВПЕРВЫЕ
Просмотрено 30
Не подходит работа?

Узнай цену на написание

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


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.


Возникли сложности?

Нужна помощь преподавателя?

Помощь в написании студенческих
и аспирантских работ!


Предыдущие исследования предоставили большинство результатов для сравнения, которые были использованы в данной работе. Эти результаты были полезны для сравнения и проверки численных схем. Значения для коэффициент сопротивления Q, полученные в данной работе, достаточно хорошо сходятся с опубликованными численными данными. Разницу полученных результатов с другими работами можно отнести к построению сетки, выбору шага по времени и использованным численным методам. Результаты начинают отличатся при малых значениях числа Кейлегана - Карпентера (KC), где нужно использовать более малые шаги по времени. А также при больших значениях числа Рейнольдса, где необходимо использовать более подробную сетку и нужно учитывать трехмерные эффекты. Анализирую полученные данные можно установить, что при уменьшении числа Кейлегана - Карпентера (KC) увеличивается коэффициент сопротивления Q.


1. The OpenFOAM Foundation / “OpenFOAM v6 User Guide” / URL: https://cfd.direct/openfoam/user-guide.
2. Keulegan G.H., Carpenter L.H. / “Forces on cylinders and plate in an oscillating fluid.” // Journal of Research of National Bureau of Standards, vol. 60, no. 5, pp. 423 - 440, 1958. DOI: 10.6028/jres.060.043.
3. Weller H.G., Tabor G., Jasak H., Fureby C. / “A tensorial approach to computational continuum mechanics using object oriented techniques” // Computers in Physics, — 1998. — vol.12, — № 6. P. 620-631.
4. Tao, L., Dray, D., / “Hydrodynamic performance of solid and porous heave plates.” // Ocean Engineering, — 2008. — vol.9, — № 35. P. 1006-1014.
5. Sarpkaya, T., Isaacson, M., Isaacson, M., Isaacson, M., / “Mechanics of wave forces on offshore structures.” // Van Nostrand Reinhold, New York, 1981.
6. Shenoy, A.R., Kleinstreuer, C. / “Flow over a thin circular disk at low to moderate Reynolds numbers.” // J. Fluid Mech. 605 — 2008, P. 253-262.
7. Auguste, F., Fabre, D. & Magnaudet, J. / “Bifurcations in the wake of a thick circular disk.” // Theor. Comput. Fluid Dyn. 24 (1), P. 305-313, 2010.
8. Roos, F. W., Willmarth, W. W. / “Some experimental results on sphere and disk drag.” // AIAA J. — 1971.— № 9, P. 285-291.
9. Yang J, Tian X, Li X / “Hydrodynamic characteristics of an oscillating circular disk under steady in-plane current conditions.” // Ocean Engineering, — 2014. — № 75, P.53-63


Работу высылаем на протяжении 30 минут после оплаты.

Пожалуйста, укажите откуда вы узнали о сайте!



© 2008-2020 Cервис продажи образцов готовых курсовых работ, дипломных проектов, рефератов, контрольных и прочих студенческих работ.
.