Исследование обтекания решетки цилиндров



Flow around the Plane System of Cylindrical Rods

The paper presents the results of numerical simulation of two-dimensional laminar flows near a regular system of cylinders, forming a plane lattice perpendicular to the velocity vector of the oncoming supersonic flow. A multi-block computing technology is applied using local curvilinear grids adapted to the surface of bodies and having finite areas of overlap with a global rectangular grid. The viscous boundary layers are resolved on the local grids using the Navier-Stokes equations. The interaction of shock-wave structures and aerodynamic wakes behind the elements of the lattice is described within the Euler equations. With a sequential increase and decrease in the Mach number of the oncoming flow, several rearrangements of the flow structure near the grid were found. A multiple hysteresis was revealed, which is expressed in the fact that the flow structure and aerodynamic loads on the lattice elements depend not only on the Mach number, but also on the history of its change

Navier-Stokes and Euler equations, shock-wave structures, aerodynamic wake, hysteresis, vortex structures, multiblock computing technologies


Представлены результаты численного моделирования двумерных ламинарных течений около регулярной системы цилиндров, образующих плоскую решетку перпендикулярную вектору скорости набегающего сверхзвукового потока совершенного газа. Применена многоблочная вычислительная технология с использованием локальных адаптированных к поверхности тел криволинейных сеток, имеющих конечные области перекрытия с глобальной прямоугольной сеткой для всей расчетной области. Вязкие пограничные слои разрешаются на локальных сетках с использованием уравнений Навье-Стокса, а эффекты аэродинамической интерференции сопутствующих ударно-волновых структур между элементами решетки описываются в рамках уравнений Эйлера. В областях перекрытия сеток применяется интерполяция функций до границ перехода от одной сетки к другой. При последовательном увеличении или уменьшении числа Маха набегающего сверхзвукового потока обнаружено несколько перестроек структуры течения около решетки. Выявлен гистерезис, выражающийся в том, что структура течения и аэродинамические нагрузки на элементы решетки зависят не только от величины, но и от предыстории изменения числа Маха

многоблочная вычислительная технология, уравнения Навье-Стокса, уравнения Эйлера, ударно-волновые структуры, аэродинамический след, гистерезис


1. Гувернюк С.В. О гиперзвуковом обтекании тел с сетчатыми экранами / Газовая и волновая динамика. Вып. 4. – М.: Айрис-пресс. -2005. -С. 236-242.
2. Фомин В.М., Миронов С.Г., Сердюк К.М. Снижение волнового сопротивления тел в сверхзвуковом потоке пористыми материалами // Письма ЖТФ. -2009. -Т.35. -Вып.3. -С.39-45.
3. Кириловский С.В., Маслов А.А., Миронов С.Г., Поплавская Т.В. Применение скелетной модели высокопористого ячеистого материала для моделирования сверхзвукового обтекания цилиндра с передней газопроницаемой вставкой //Изв. РАН, МЖГ. -2018. -№3. -С.78-86.
4. Максимов Ф.А. Сверхзвуковое обтекание системы тел // Компьютерные исследования и моделирование. -2013. -Т.5. -№ 6. -С.969-980.
5. Кудрявцев А.Н., Эпштейн Д.Б. Явление гистерезиса при обтекании системы цилиндров сверхзвуковым потоком //Изв. РАН, МЖГ. -2012. -№3. -С.122–131.
6. Гувернюк С.В., Максимов Ф.А. Сверхзвуковое обтекание плоской решетки цилиндрических стержней // ЖВММФ. -2016. -Т.56. -№6. -С.1025-1033.
7. Гувернюк С.В., Савинов К.Г., Ульянов Г.С. Сверхзвуковое обтекание затупленных перфорированных экранов // Изв. АН СССР, МЖГ. -1985. -№1. -С.143–149.
8. Максимов Ф.А., Шевелев Ю.Д. Моделирование обтекания проницаемых поверхностей // Математическое моделирование. -2018. -№11. -С.127-144.