DOI: https://doi.org/10.15802/ecsrt2016/107225

Числове моделювання обтікання швидкісного транспортного засобу типу MAGLEV

A. V. Sokhatsky

Анотація


Мета. Покращення аеродинамічних характеристик швидкісних транспортних апаратів є надзвичайно актуальною задачею. Одним з найкращих шляхів її розв’язування є проведення аеродинамічних досліджень з використанням рівнянь Нав’є-Стокса. Запропонована математична модель обтікання високошвидкісного транспортного засобу на надпровідних магнітах на основі числового розв’язування рівнянь Нав’є-Стокса. Методика. Для розрахунку обтікання використовувалися осереднені за Рейнольдом рівняння Нав’є-Стокса. Для замикання системи рівнянь застосовувалася однопараметрична модель турбулентності Спаларта-Аллмараса в реалізації відокремлених вихорів (DES). Розроблений комплекс програм написаний на мові Fotran90. Результати. За результатами розв’язування рівнянь Нав’є-Стокса були отримано розподіл кінематичних та динамічних параметрів навколо транспортного засобу. Розрахунки показали, що при наближені до шляхової структури порушується симетрія обтікання. Зона найбільшого тиску в носику зміщується в низ до площини шляхової структури. Це призводить до появи кабрувального моменту. Під днищем транспортного апарата, в поздовжньому напрямку, під дією шляхової структури зменшується величина тиску в порівнянні з верхньою частиною. Між шляховою структурою та днищем транспортного апарата зона пониженого тиску більш виражена ніж над транспортним апаратом. В результаті виникає від’ємна підіймальна сила, яка намагається притиснути транспортний апарат до шляхової структури. Наукова новизна. Розроблено ефективну методику, алгоритми та програмне забезпечення для визначення кінематичних та динамічних параметрів для транспортного засобу. Практична значимість. Розроблено та реалізовано методику розрахунку обтікання транспортного апарата з використання осереднених за Рейнольдсом рівнянь Нав’є-Стокса. Для замикання вихідних рівнянь застосовано одно- параметричну диференціальну модель турбулентності Спаларта-Аллмараса в реалізації відокремлених вихорів. Виконано розрахунки обтікання транспортного апарата, який рухається поблизу трапецеподібної шляхової структури.


Ключові слова


магнітолевітуючий поїзд, турбулентні течії, рівняння Нав’є-Стокса, числове моделювання

Повний текст:

PDF

Посилання


Системы управления и енергообеспечения магнитолевитирующего транспорта / В. А. Дзензерский, С. В. Плаксин, Л. М. Погорелая, В. Г. Толдев, Ю. В. Шкиль. – Киев: Наук. Думка, 2014. – 276 с.

Сохацький, А. В. Теоретичні основи створення аеродинамічних компонувань перспективних швидкісних транспортних апаратів : дис…. д-ра технічних наук: 05.07.01 / Сохацький Анатолій Валентинович. –Дніпропетровськ, –2010. – 364 с.

Бэтчелор, Дж. Введение в динамику жидкости / Дж. Бэтчелор.  М.: Мир, 1973.  778 с.

Брэдшоу, П. Турбулентность / П. Брэдшоу.  М.: Машиностроение, 1980. – 344 c.

Колмогоров, А. Н. Уравнения турбулентного движения несжимаемой жидкости / А. Н. Колмогоров // Изв. АН СССР. Сер. физ., Вып. 6, № 1–2, 1942, С. 56–58.

Волков, К. Н. Моделирование крупных вихрей в расчетах турбулентных течений / К. Н. Волков, В. Н. Емельянов. – М.: Физматлит, 2008. – 368 с.

Structures of scalar transport in a turbulent channel / S. Dharmarathne, M. Tutkun, G. Araya, L. Castillo // Eur. J. Mech. B/Fluids. – 2016. – V. 55. – P. 259–271.

Приходько, А. А. Математическое и экспериментальное моделирование аэродинамики элементов транспортных систем вблизи экрана / Приходько А. А., Сохацкий А. В. – Днепропетровск: Наука и образование, 1998. – 160 с.

Forsythe, J. R. Detached-Eddy Simulation of Fighter Aircraft at High Alpha / J. R. Forsythe, K. D. Squires, K. E. Wultzer, P. R. Spalart // AIAA Paper. – 2002. Vol. 0591.

Hedges, L. S. Detached-eddy simulations over a simplified landing gear / L. S. Hedges, A. Travin, P. R. Spalart.// J. Fluids Engineering.  2002.  V. 124

Spalart, P. R. A one-equation turbulence model for aerodynamic flows / P. R. Spalart, S. R. Allmaras // La Recherche Aerospatiale. – 1994. – N1. – PP. 5–21.




ISSN: 2223–5620 (Print)

ISSN: 2411–1554 (Online)