Информационная система "Конференции"

Тезисы докладов

Одной из актуальных задач аэроупругости является взаимодействие колеблющегося кругового цилиндра с набегающим потоком. Эта задача является модельной для целого ряда важных прикладных задач, таких как расчет деформаций от ветровой нагрузки высотных труб и башен, участков нефте- и газопроводов над поверхностью рек.

В настоящей работе предложен численно-аналитический метод решения связанных задач аэроупругости, рассмотрена задача о колебаниях жесткого кругового цилиндра, закрепленного в потоке пружинами в вертикальном и горизонтальном направлении. Показано сильное взаимное влияние динамики и аэродинамики.

Для описания течения вязкой несжимаемой жидкости используются уравнения Навье-Стокса, записанные в виде законов сохранения массы и количества движения в подвижной системе координат связанной с цилиндром. Эта система решается численно с помощью алгоритма типа SIMPLER [1]. Для вывода уравнения нестационарного движения цилиндра используется уравнение Лагранжа II рода [2,3]. Уравнения нестационарного движения цилиндра, записанны в безразмерных переменных с учетом сил трения. Уравнения динамики решались аналитически, в предположении о линейном изменении силы на каждом шаге по времени.

Выполнены расчеты для задачи о колеблющемся цилиндре в равномерно ускоряющемся набегающем потоке. В начальный момент времени на цилиндр набегает поток с числом Re=50. Затем скорость потока увеличивается по закону V(t)=1+t/200. В расчетах принималось , использовалась сетка 60х120, а также схема TVD 3-го порядка точности ISNAS. При приближении частоты срыва вихрей к собственной частоте колебаний цилиндра наблюдается сначала рост амплитуды подъемной силы Q(t) (при t=330–350), а затем ее затухание (при t=350–700), при этом частоты колебаний Q и h синхронизируются, а амплитуда h резко увеличивается. Минимуму амплитуды Q соответствует максимум амплитуды перемещения h. Причина такого подавления подъемной силы заключается в структуре течения за цилиндром. В промежутке времени от 350 до 700 вихри малой интенсивности образуются на расстоянии порядка одного диаметра за цилиндром и значительно слабее влияют на распределение давления в кормовой части цилиндра, по сравнению со случаем жестко закрепленного цилиндра, когда вихри образуются в непосредственной близости от кормовой поверхности цилиндра. При t>750 период колебаний Q резко меняется и становится почти в два раза меньше периода колебаний h. При t>750 происходят изменения в структуре течения, снова формируется цепочка вихрей, что приводит к изменениям характера колебаний и увеличению амплитуды подъемной силы.

ЛИТЕРАТУРА:

1. Кудинов П. И. Метод расчета процессов гидродинамики и теплообмена в неортогональных криволинейных координатах // Вісник Дніпропетровського університету. Серія Механіка. –1998. –Вип.1. –Т.1. – С. 117-125.
2. Хрущ В.К. Возбуждение колебаний консоли крыла при переходе через скорость звука. // Вісник Дніпропетровського університету. Серія Механіка. -2001. Вип.4. -Т.1. - С.201-207
3. 3. Фершинг Г. Основы аэроупругости. -М.: Машиностроение, 1984. -600с.

Примечание. Тезисы докладов публикуются в авторской редакции

Ваши комментарии Обратная связь

[Головная страница] [Конференции]

© 1996-2000, Институт вычислительных технологий СО РАН, Новосибирск
© 1996-2000, Сибирское отделение Российской академии наук, Новосибирск