Рис. 5. Зависимость коэффициента лобового сопротивления
C
xa
(
t
)
для
Re = 200
(
а
) и 1000 (
б
) при
ω
0
= 0
,
S
e
= 0
(
1
),
ω
0
= 6
,
0
,
S
e
= 0
,
74
(
2
), при
“базовом” течении (
3
) и
ω
0
= 5
,
5
,
S
e
= 0
,
625
(
4
)
Для указанных в работах [6, 7] наборов параметров
ω
0
и
S
e
были
выполнены расчеты течений при
Re = 200
и 1000 (
n
≈
3
,
70
и
n
≈
2
,
59
соответственно). Отличие расчетов, приведенных в работе [7], от рас-
четов, представленных в работе [6], состоит в использовании менее
трудоемкого алгоритма, основанного на модели более низкого поряд-
ка для решения уравнений Навье – Стокса.
На рис. 5 представлены зависимости коэффициента
C
xa
(
t
)
для не-
подвижного цилиндра, цилиндра, совершающего вращательные коле-
бания (при оптимальных значениях параметров [6]) и “базового” те-
чения (т.е. стационарного симметричного, но неустойчивого течения,
при котором достигается априори наименьшее значение коэффициен-
та лобового сопротивления
C
min
xa
). Расчеты осуществлялись на сетке
размером
240
×
296
ячеек.
Для этих течений распределения давления и модуля скорости пред-
ставлены на рис. 6 и 7. Для цилиндра, совершающего вращательные
колебания с оптимальными значениями параметров, картина обтека-
ния становится квазисимметричной и существенно отличается от двух
других: наблюдается режим захвата частоты, когда частота схода ви-
хрей становится равной частоте вращательных колебаний; этот режим
сопровождается существенным снижением силы лобового сопроти-
вления, действующей на профиль.
Значения коэффициентов лобового сопротивления, вычисленные
при различных значениях параметров, приведены в табл. 2. Со-
гласно представленным данным, в расчетах, выполненных методом
LS-STAG, максимальное снижение лобового сопротивления наблюда-
ется при оптимальных значениях параметров, указанных в работе [6].
Пиковые значения коэффициента подъемной силы для рассчитан-
ных течений даны в табл. 3.
3.
Высокочастотные вращательные колебания профиля:
n
= 20
.
Численное моделирование проводилось для значений
Re = 33
,
7
и 111.
100
ISSN 1812-3368. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Естественные науки”. 2014. № 3
