Расчет сопротивления решеток затупленных тел при умеренных числах Рейнольдса

И.В. Моренко (Казань)

Проведено численное моделирование внешнего отрывного обтекания решеток при умеренных числах Рейнольдса, когда за каждым ее элементом формируется ламинарная стационарная вихревая зона. Уравнения Навье-Стокса в переменных функция тока - вихрь - давление решаются методом конечных элементов [1].

Рассмотрены решетки с прутками поперечного сечения в форме круга, квадрата, ромба, пластины и эллипса, ориентированного поперек и вдоль потока, а также симметричного профиля Жуковского. Шаг решетки варьируется в интервале от 2 до 20, число Рейнольдса - от 1 до 40.

С помощью численных экспериментов установлены зависимости коэффициентов сопротивления трения и давления, длины вихревой зоны и положения точки отрыва потока от числа Рейнольдса и шага решетки. Полученные результаты вполне согласуются с известными данными натурных экспериментов и численными результатами других авторов.

Результаты расчетов обобщены в виде универсальной формулы для коэффициента сопротивления произвольной решетки.

Проведенная серия расчетов показала, что для тел, вытянутых вдоль потока, сопротивление обусловлено, главным образом, силами трения, в то время как для тел, ориентированных поперек потока, определяющим является коэффициент сопротивления давления.

 

1. Мазо А.Б. Задачи внешнего обтекания тел несжимаемой жидкостью при умеренных числах Рейнольдса // Актуальные проблемы механики сплошной среды. Казань: ИММ КазНЦ РАН. 2001. С.192-207.