Научный отчет № 4848

Название

Расчетно-теоретическое профилирование диффузоров с гидродинамически целесообразным распределением скорости.

Авторы

Зубин М.А., Королев Г.Л., Лушников М.А., Андронов П.А., Гувернюк С.В., Ярославцев А.В.

Аннотация

Выполнен цикл теоретических и численных исследований по профилированию плоских диффузоров и верификации результатов такого профилирования для управления течениями вязкой несжимаемой жидкости. При теоретическом профилировании контур канала определяется по заданному распределению давления на его стенках методами теории обратных задач гидромеханики. Ключевым вопросом является выбор исходного распределения. Опробованы два различных подхода. В одном из них давление выбирается из класса кусочно-постоянных распределений с возможностью отвода жидкости в окрестности скачка давления. В другом распределение давления отыскивается из условия предотрывного состояния пограничного слоя почти всюду на непроницаемой криволинейной стенке за исключением небольшого участка резкого повышения давления с максимально возможным градиентом, который определяется с помощью асиптотических методов исследования вязко-невязкого взаимодействия пограничного слоя с внешним потоком. После решения обратных задач в обоих случаях вносятся поправки на толщину вытеснения пограничного слоя. В качестве дополнительной идеи профилирования при наличии отвода жидкости опробовано требование равенства величины отбора расходу в набегающем пограничном слое в окрестности скачка давления на стенке. С помощью численного решения прямых задач моделирования течений вязкой жидкости в диффузорах заданной конфигурации осуществлена апробация результатов теоретического профилирования. Использовались два способа численного моделирования - метод конечного объема (при решении уравнений Рейнольдса с различными моделями турбулентности) и бессеточный лагранжев метод вязких вихревых доменов (при решении нестационарных уравнений Навье-Стокса). По результатам расчетов выбраны диффузоры, характеризующиеся однородностью выходного потока и устойчивостью безотрывного течения во всем канале, что позволило осуществить проектирование экспериментального стенда для проведения физических исследований свойств течения в спрофилированных диффузорах.

Год публикации

2006 г.

Объём

33 с.

Научный руководитель

Зубин М.А.

Ключевые слова

профилирование, теория струй, пограничный слой, отрыв, численное моделирование, асимптотические методы, вязко-невязкое взаимодействие.