Численное моделирование обтекания систем из круговых профилей с двумя степенями свободы модифицированным методом LS-STAG

Аннотация

Рассмотрена сопряженная двумерная задача о моделировании обтекания системы круговых профилей с двумя степенями свободы низкоскоростным дозвуковым потоком. Для выполнения расчетов использована разработанная и реализованная авторами в виде программного комплекса модификация метода погруженных границ LS-STAG. Данная модификация позволяет производить моделирование обтекания подвижных профилей на неподвижной достаточно грубой прямоугольной структурированной сетке. Модификация LS-STAG-сетки для случая подвижных погруженных границ основана на тех же идеях, которые используются при построении лагранжево-эйлеровых сеток ALE. Метод ALE предполагает, что расчетная область изменяется при движении границы так, что сетка следует за подвижной границей лагранжевым способом и в то же время остается неподвижной, эйлеровой, на достаточном удалении от подвижной границы. В работе представлены результаты верификации модифицированного метода LS-STAG на примере решения задач в гидроупругой постановке о моделировании обтекания пары круговых профилей, имеющих две степени свободы, а также пучков таких профилей ("шахматных" и "коридорных"). Исследовано поведение рассматриваемых систем при различных значениях собственной частоты. Для пары круговых профилей смоделирован ветровой резонанс и бафтинг. Для пучков труб смоделированы различия в обтекании труб в зависимости от номера ряда. Качественные особенности вышеперечисленных режимов удалось восппоизвести на достаточно грубых сетках. Полученные результаты хорошо согласуются с известными в литературе результатами. Использование параллельного алгоритма, основанного на методе декомпозиции области, позволяет получить сверхлинейное ускорение, которое объясняется хорошими предобуславливающими свойствами метода. Разработанный численный метод может быть эффективен для решения широкого класса сопряженных задач аэрогидроупругости.