Моделирование и управление отрывным потоком за цилиндром при помощи вращательных колебаний при высоких докритических числах Рейнольдса

При помощи современных методов численного моделирования турбулентных потоков (LES, URANS) исследована эффективность управления отрывным потоком, обтекающим поперечный длинный цилиндр при высоких числах Рейнольдса Re=1.4×10⁵. В качестве метода управления выбраны вращательные колебания цилиндра вокруг своей оси с некоторой частотой f и амплитудой Ω. Был рассмотрен широкий диапазон параметров: f=0.5–5 и Ω=1–3. Вращательные осцилляции существенно меняют характер течения за цилиндром, подавляя трехмерное движение, а также дезинтегрируя большие вихревые структуры на более мелкие. Впервые показано, что данный метод управления при высоком числе Рейнольдса позволяет снизить силу сопротивления на 80-90% относительно случая без вращения при достаточно высоких частотах воздействия. Показано, что метод обладает высокой эффективностью с учетом работы затраченной на вращение.

Изоповерхность Q-критерия (окрашенная согласно величине поля продольной скорости U) для случая без вращения (сверху) и для случая Ω=2, f=2,5 (снизу); двумерные контуры PSRtot – отношения сэкономленной к потраченной на вращение цилиндра энергии справа.

ИТ СО РАН, проф. Хадзиабдич М., проф. Ханъялич К., с. н. с. Мулляджанов Р.И., м. н. с. Палкин Е.В., тел.: 8(383)330-81-28.