Научный отчет № 4676

Название

Использование многопроцессорных вычислительных систем для моделирования автоколебаний и авторотации тел, движущихся в сплошной среде.

Авторы

Андронов П.Р., Баранников С.Н., Гирча А.И., Григоренко Д.А., Гувернюк С.В., Дынникова Г.Я., Зубков А.Ф., Титов А.С., Хинцицкий И.П.

Аннотация

Разработаны методика и распараллеленные вычислительные коды для моделирования автоколебаний и авторотации плохообтекаемых тел в сплошной среде с одной вращательной степенью свободы, возникающих при заданном перемещении точки закрепления таких тел, с учетом динамики нестационарных вихревых структур. В результате проведенного численного и физического моделирования дана классификация плоских движений вертушки (симметричной системы сплошных пластин, неподвижно закрепленных на круговом цилиндре ортогонально к его поверхности). Благодаря визуализации нестационарных полей давления в расчете и в эксперименте обнаружены интенсивные вихревые сгустки, периодически локализующиеся с подветренной стороны около лопасти, которая движется по потоку, и поддерживающие авторотацию вертушки. Показано, что при одном и том же начальном угле поворота вертушки относительно вектора скорости набегающего потока в зависимости от относительной длины пластин может реализоваться как режим автоколебаний, так и режим авторотации. Данный результат открывает возможность управления динамикой поперечного обтекания оперенных тел путем регулирования относительных размеров элементов оперения. Проверено ядро Т-системы автоматического динамического распараллеливания и продемонстрирована работоспособность Т-системы для решения реальных прикладных задач из области аэромеханики плохообтекаемых тел (ветроэнергетические установки, оперенные тела и др.) на примере задачи об автоколебаниях и авторотации вертушки в потоке несжимаемой жидкости с учетом динамики вихрей. Созданы прототипы двумерных шаблонов кластерного уровня для моделирования нестационарных движений тел произвольной формы в сплошной среде в двумерной постановке. Разработана параллельная реализация этих шаблонов с использованием Т-системы.

Год публикации

2003 г.

Объём

48 с.

Научный руководитель

Гувернюк С.В., Васенин В.А.

Ключевые слова

нестационарные вихревые течения, плохообтекаемые тела, вращательная степень свободы, отрыв, численное и физическое моделирование, метод дискретных вихрей, Т-система автоматического динамического распараллеливания, программа с шаблонами.