Моделирование вихревых нестационарных течений вязкого газа
3
объем;
U
— вектор скорости; Г — коэффициент переноса;
S
— вектор
площади;
q
ϕ
— источниковый член;
t
∂
∂
— полная производная по вре-
мени;
n
— вектор нормали.
Для построения расчетной сетки использовалась утилита snappy-
hexmesh, поставляемая вместе с пакетом openFOAM и предназначенная
для генерации трехмерных сеток. Сетка строится на основе геометрии,
сохраненной в stl-файле.
Известно, что крупномасштабные вихревые структуры могут быть
рассчитаны при помощи интегрирования фильтрованных уравнений
Навье—Стокса. Данный метод называется методом крупных вихрей,
или LES (Large Eddy Simulation). С появлением вычислительных кла-
стеров названный метод становится доступным для моделирования
отрывных течений. Фильтрованные уравнения получают с использова-
нием различных фильтров, например коробочного. В данном подходе
мелкие вихри, размер которых не превышает шага расчетной сетки,
моделируются с помощью подсеточной модели. В работе использова-
лась модель на базе одного дифференциального уравнения [17]
(
)
(
)
,
k
k
uk
k P
t
∂ρ
+∇ ρ = ∇ ρν ∇ + − ε
∂
где
k
— кинетическая энергия турбулентности;
u
— скорость;
n
k
— ки-
нетическая вязкость,
n
k
=
c
k
D
k
1/2
;
ε
=
c
e
k
3/2
∆
−1
;
c
k
,
c
ε
— константы мо-
дели турбулентности.
Для подтверждения корректности и возможности применения про
граммы OpenFOAM и модели турбулентности LES были проведены
тестовые расчеты, описанные в [8].
Моделирование обтекания тормозного щитка и килевого ста-
билизатора самолета.
В рамках данной задачи выполнен расчет обте-
кания тормозного щитка, установленного на фюзеляж перспективного
маневренного самолета, и проведен анализ влияния тормозного щитка
на динамические нагрузки на килевой стабилизатор самолета. Расчет-
ная область представляла собой прямоугольный параллелепипед,
в центре которого находилось исследуемое тело. На входной границе
задавался модуль вектора скорости
u
∞
= 50 м/с. На поверхности лета-
тельного аппарата, тормозном щитке и киле самолета выполнялось
условие непротекания. Фрагмент расчетной сетки для расчета обтека-
ния летательного аппарата с тормозным щитком показан на рис. 1.
На рис. 2 представлены пульсации коэффициента поперечной силы
z
z
F
c
qS
=
(
S
= 1 м
2
) при обтекании летательного аппарата без тормозного
