Инд. авторы:	Пинчуков В.И.
Заглавие:	Численное исследование автоколебательных течений в каналах вращения с цилиндрическими телами на оси
Библ. ссылка:	Пинчуков В.И. Численное исследование автоколебательных течений в каналах вращения с цилиндрическими телами на оси // Вычислительные технологии. - 2019. - Т.24. - № 4. - С.108-117. - ISSN 1560-7534. - EISSN 2313-691X.
Внешние системы:	DOI: 10.25743/ICT.2019.24.4.007; РИНЦ: 39387077; SCOPUS: 2-s2.0-85118175740;
Реферат:	rus: Работа посвящена поиску новых автоколебательных течений и их численному изучению. Эти поиски проводились путем расчетных исследований течений с максимальным количеством контактных разрывов и точек пересечения разрывов - ударных волн с ударными волнами или ударных волн с контактными разрывами. Рассмотрены два класса течений: натекание звуковой недорасширенной струи на цилиндрическое тело, расположенное в открытой трубе, и взаимодействие сверхзвукового однородного потока с системой открытый канал вращения (с переменным сечением) - цилиндрическое тело на оси. В обоих случаях найдены автоколебательные режимы. Двумерные осесимметричные уравнения сжимаемого газа решены с помощью неявной схемы Рунге-Кутты третьего порядка. Применяется алгебраическая турбулентная вязкость, основанная на использовании обобщенной формулы Кармана. eng: This paper addresses a search for new self-oscillatory compressible flows and numerical studies of these flows. These searches are carried out by computational modelling of currents with the maximum number of contact discontinuities and points of intersection of discontinuities - shock waves with shock waves or shock waves with contact discontinuities. Two families of unsteady flows are considered. The first one contains flows near underextended sonic jets, impinging on cylindrical bodies placed in open tubes. The second family corresponds to interactions of uniform supersonic streams with pairs containing the open channel of rotation (with transient crossection) and a cylindrical body on the axis. Self-oscillatory regimes are found in both cases. Two-dimensional axysimmetrical compressble flow equations are solved by an implicit Runge-Kutta scheme of the third order. Algebraic turbulent viscosity is assumed which is based on the implementation of the generalized Karman formulae. Numerical results allow concluding that unsteady flows, which take place when sonic jets impinge on a pair containing of cylinders and open tubes are typical for jets impinging on obstacles. Flows, which take place when uniform streams interact with these pairs comprise a new original class of self-oscillatory flows.
Ключевые слова:	High resolution methods; Euler equations; self-oscillations; неявные схемы Рунге-Кутты; методы высокого разрешения; yравнения сжимаемого газа; автоколебательные течения; implicit Runge-Kutta schemes;
Издано:	2019
Физ. характеристика:	с.108-117
Цитирование:	1. Пинчуков В.И. Численное моделирование нестационарных течений с переходными режимами // Журн. вычисл. математики и матем. физики. 2009. Т. 49, № 10. C. 1765-1783. 2. Hartmann, J. On a new method for the generation of sound waves // Physical Rev. 1922. Vol. 20(6). P. 719-726. 3. Murugappan, S., Gutmark, E. Parametric study the Hartmann-Sprenger tube // Experiments in Fluids. 2005. Vol. 38(6). P. 813-823. 4. Kastner, J., Samimy, M. Development and characterization of Hartmann tube fluid actuators for high-speed control // AIAA J. 2002. Vol. 40(10). P. 1926-1934. 5. Wu, W., Piomelli, U. Large-eddy simulation of impinging jets with embedded azimuthal vortices // J. of Turbulence. 2014. Vol. 16(10). P. 44-66. 6. Kuo, C.-Y., Dowling, A.P. Oscillations of a moderately underexpanded choked jet impinging upon a flat plate // J. of Fluid Mech. 1996. Vol. 315. P. 267-291. 7. Sakakibara, Y., Iwamoto, J. Numerical study of oscillation mechanism in under-expanded jet impinging on plate // J. of Fluids Eng. 1998. Vol. 120. P. 477-481. 8. Горшков Г.Ф., Усков В.Н. Особенности автоколебаний, возникающих при обтекании ограниченной преграды сверхзвуковой недорасширенной струей // Прикл. механика и техн. физика. 1999. Т. 40, № 4. С. 143-149. 9. Henderson, B., Bridges, J., Wernet, M. An experimental study of the oscillatory flow structure of tone-producing supersonic impinging jets // J. of Fluid Mech. 2005. Vol. 542. P. 115-137. 10. Ladoon, D.W., Schneider, S.P., Schmisseur, J.D. Physics of resonance in a supersonic forward-facing cavity // J. of Spacecraft and Rockets. 1998. Vol. 35(5). P. 626-632. 11. Engblom, W.A., Yuceil, B., Goldstein, D.B., Dolling, D.S. Experimental and numerical study of hypersonic forward-facing cavity flow // J. of Spacecraft and Rockets. 1996. Vol. 33(3). P. 353-359. 12. Yuceil, K.B., Dolling, D.S. Nose cavity effects on blunt body pressure and temperatures at Mach 5 // J. of Thermophys. and Heat Transfer. 1995. Vol. 9(4). P. 612-619. 13. Rossiter, J. Wind-tunnel experiments on the flow over rectangular cavities at subsonic and transonic speeds. British Aeronautical Research Council Reports and Memoranda No. 3438, 1964. Available at: https://repository.tudelft.nl/view/aereports/uuid: a38f3704-18d9-4ac8-a204-14ae03d84d8c 14. Rowley, C., Colonius, T., Basu, A. On self-sustained oscillations in two-dimensional compressible flow over rectangular cavities // J. of Fluid Mechanics. 2002. Vol. 455, No. 2. P. 315-346. 15. Tam, C.-J., Orkwis, P.D., Disimile, P.J. Algebraic turbulence model simulations of supersonic open-cavity flow physics // AIAA J. 1996. Vol. 34, No. 11. P. 2255-2260. 16. Murray, N., Sallstrom, E., Ukeiley, L. Properties of subsonic open cavity flow fields // Phys. of Fluids. 2009. Vol. 21. P. 095103-16. 17. Gauer, M., Paull, A. Numerical investigation of a spiked nose cone at supersonic speeds // J. of Spacecraft and Rockets. 2008. Vol. 45(3). P. 459-471. 18. Caarese, W., Hankey, W.L. Modes of shock wave oscillations on spike tipped bodies // AIAA J. 1985. Vol. 23(2). P. 185-192. 19. Mehta, R.C. Pressure oscillations over a spiked blunt body at hypersonic Mach number // Comput. Fluid Dynamics J. 2008. Vol. 9(2). P. 88-95. 20. Natarajan, R., Acrivos, A. The instability of the steady flow past spheres and disks // J. of Fluid Mechanics. 1993. Vol. 254. P. 323-344. 21. Berger, E., Scholz, D., Schumm, M. Coherent vortex structures in the Wake of a sphere and a circular disk at rest and under forced vibrations // J. of Fluids and Structures. 1990. Vol. 4. P. 231-257. 22. Sakamoto, H., Haniu, H. The formation mechanism and shedding frequency of vortices from a sphere in uniform shear flow // J. of Fluid Mechanics. 1995. Vol. 287. P. 151-171. 23. Jameson, A. Airfoils admitting non-unique solutions of the Euler equations // AIAA Paper. 1991. No. 91-1625. P. 1-13. 24. Hafez, M., Guo, W.H. Some anomalies of numerical simulation of shock waves. Pt 1. Inviscid flows // Comput. and Fluids. 1999. Vol. 28(4/5). P. 701-719. 25. Пинчуков В.И. Моделирование автоколебаний и поиск новых автоколебательных течений // Матем. моделирование. 2011. Т. 23, № 8. C. 97-109. 26. Pinchukov, V.I. Self-oscillatory flows near blunted bodies, giving off opposite jets: CFD study // Intern. J. of Eng. and Innovat. Technology. 2016. Vol. 6(5). P. 41-46. 27. Pinchukov, V.I. Sonic underexpanded jet impinging on the pair open tube-inner cylinder // Intern. J. of Modern Trends in Eng. and Res. 2017. Vol. 4(11). P. 8-14. 28. Woodward, P., Collela, P. The numerical simulation of two-dimensional fluid flow with strong shocks // J. of Comput. Physics. 1984. Vol. 54. P. 115-173. 29. Пинчуков В.И. Численное решение уравнений вязкого газа неявной схемой Рунге- Кутты третьего порядка аппроксимации // Журн. вычисл. математики и матем. физики. 2002. Т. 42(6). C. 898-907.