Моделирование обтекания кругового профиля, совершающего вращательные колебания, методом LS-STAG

Рассмотрено обтекание кругового профиля, совершающего вращательные колебания, при различных значениях амплитуды угловой скорости и безразмерной частоты колебаний. Для численного моделирования использован метод LS-STAG. Смоделированы наблюдавшиеся в экспериментах эффекты сильного снижения лобового сопротивления при низкочастотных вращательных колебаниях профиля и стабилизации следа за профилем, совершающим высокочастотные вращательные колебания, редко воспроизводимые численно.

Литература

[1] Дейли Дж., Харлеман Д. Механика жидкости. М.: Энергия, 1971. 480 с.

[2] Приходько А.А., Редчиц Д.А. Математическое моделирование аэродинамики и динамики вертикально-осевых ветроагрегатов // Вестник Харьковского национального университета. Математическое моделирование. Информационные технологии. Автоматизированные системы управления. 2005. № 703. С. 178-197.

[3] Tokumaru P.T., Dimotakis P.E. Rotary oscillation control of a cylinder wake // J. Fluid Mech. 1991. Vol. 224. R 77-90.

[4] Taneda S. Visual observation of the flow past a circular cylinder performing a rotary oscillation // J. of the Physical Society of Japan. 1978. Vol. 45. No. 3. P. 1038-1043.

[5] Cheny Y., Botella O. The LS-STAG method: A new immersed boundary/level-set method for the computation of incompressible viscous flows in complex moving geometries with good conservation properties // J. Comput. Phys. 2010. Vol. 229. P. 1043-1076.

[6] He J.W., Glovinski R., Metcalfe R., Nordlander A., Triaux J.P. Active control and drag optimization for flow past a circular cylinder. Part I: Oscillatory cylinder rotation // J. Comput. Phys. 2000. Vol. 163. P. 87-117.

[7] Bergmann M., Cordier L., Brancher J.P. Drag minimization of the cylinder wake by trust-region proper ortogonal decomposition // Notes on Numerical Fluid Mechanics and Multidisciplinary Design. 2007. Vol. 95. P. 309-324.

[8] Гувернюк С.В., Дынникова Г.Я., Дынников Я.А., Малахова Т.В. О стабилизации следа за круговым цилиндром, совершающим высокочастотные вращательные колебания // ДАН. 2010. Т. 432. № 1. С. 45-49.

[9] Пузикова В.В. Решение систем линейных алгебраических уравнений методом BiCGStab с предобуславливанием // Вестник МГТУ им. Н. Э. Баумана. Сер. Естественные науки. 2011. Спец. выпуск "Прикладная математика". С. 124-133.

[10] Пузикова В.В. Построение функции уровня для профиля произвольной формы при моделировании его обтекания методом LS-STAG // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Естественные науки. 2012. URL: http://engjournal.ru/articles/172/172.pdf

[11] Linnick M.N., Fasel H.F. A high order immersed interface method for simulating unsteady incompressible flows on irregular domains // J. Comput. Phys. 2005. Vol. 204. P. 157-192.