Моделирование вихревых нестационарных течений вязкого газа при дозвуковом обтекании летательных аппаратов

1

УДК 533.6.011

Моделирование вихревых нестационарных

течений вязкого газа при дозвуковом обтекании

летательных аппаратов

МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, 105005, Россия

Приведены результаты численного моделирования двух инженерных задач: с при-

менением открытого пакета OpenFOAM и модели турбулентности LES и вычисле-

нием силовых нагрузок. Первая задача связана с исследованием влияния нестационар-

ных вихрей на структуру обтекания и аэродинамические характеристики килевого

стабилизатора. Вторая задача посвящена исследованию нестационарного обтека-

ния грузов на внешней подвеске вертолетов с пассивными элементами стабилизации.

В рамках первой задачи рассмотрено обтекание тормозного щитка самолета и опре-

делены пульсации характеристик коэффициента поперечной силы. В рамках второй

задачи приведены численные зависимости аэродинамических коэффициентов про-

дольной c

x

и поперечной c

z

сил от угла скольжения

b

для грузов-контейнеров различ-

ного размера со стабилизирующими устройствами.

Ключевые слова:

открытый пакет OpenFOAM, модель турбулентности LES, не-

стационарные вихревые течения, груз-контейнер с пассивными элементами стаби-

лизации, килевой стабилизатор.

Введение.

Математическое моделирование при формировании об-

лика летательного аппарата — актуальная и сложная задача. Проведен-

ный анализ научных работ и публикаций показал, что в настоящее время

имеются работы, посвященные математическому моделированию и экс-

периментальному исследованию вихревых нестационарных турбу-

лентных течений [1−11]. Однако существует ограниченное количество

данных по взаимодействию вихрей со стабилизирующими и управля-

ющими поверхностями. В настоящее время несмотря на стремительный

прогресс в области оптических методов исследования потоков опреде-

ление структуры обтекания трехмерных объектов остается емкой зада-

чей, решение которой требует использования комплексного и дорого-

стоящего оборудования. На этапе математического моделирования

исследования структуры обтекания тел во многих случаях можно под-

твердить или опровергнуть предложенные гипотезы, описывающие то

или иное физическое явление. В некоторых случаях сложного простран-

ственного течения экспериментальные оценки нестационарных аэро-

динамических характеристик летательных аппаратов представляют зна-

чительные трудности, поэтому повышение точности и достоверности

Моделирование вихревых нестационарных течений вязкого газа при дозвуковом обтекании летательных аппаратов - page 1