Введение
Глава 1. Построение комбинированных RANS/LES-методов высокого разрешения 30
1.1 Выбор элементов для построения RANS/LES-методов высокого разрешения для расчета течений в элементах ТРД 30
1.1.1 Элементы численного метода, определяющие его точность. 30
1.1.2 Влияние способа вычисления давления на точность метода 31
1.1.3 Разностные схемы для RANS и для LES 33
1.1.4 Модель турбулентности и SGS-модель 37
1.1.5 LES с неявной SGS-моделью 38
1.1.6 Интегрирование уравнений по времени 40
1.1.7 Выбор схем для построения эффективных комбинированных RANS/LES-методов 41
1.2 Построение численной реализации комбинированных RANS/LES методов высокого разрешения 43
1.2.1. Системы уравнений 43
1.2.2 Метод решения 46
1.2.3 Модель турбулентности 47
1.2.4 Построение неявного оператора 48
1.2.5 Разностная аппроксимация диффузионных членов уравнений Навье-Стокса и переноса 50
1.2.6 Разностная аппроксимация конвективных членов уравнений Навье-Стокса и переноса 51
1.2.7 Метод DES для расчета несжимаемых течений 55
1.2.8 Комбинированный RANS/ILES-метод для расчета сжимаемых течений 57
1.2.9 WMILES метод для расчета сжимаемых течений 58
1.2.10 Решение системы разностных уравнений 59
1.2.11 Повышение точности методов при расчетах на нерегулярных сетках 59
1.2.12 Граничные условия 60
1.2.13 Особенности граничных условий для затопленных струй 64
Глава 2. Возможности RANS/LES-методов для расчета струйных течений разных типов 66
2.1 Расчет низкоскоростных турбулентных струйных течений методом DES 66
2.1.1 Постановка задачи 66
2.1.2 Свободная струя из прямоугольного сопла 67
2.1.3 Пристеночная струя из круглого сопла 72
2.2 Исследование влияния режима истечения из сопла на течение и характеристики турбулентности в дозвуковых и сверхзвуковых струях с помощью RANS/ILES-метода 78
2.2.1 Постановка задачи 78
2.2.2 Влияние скорости и температуры на срезе сопла на характеристики течения и турбулентности в дозвуковой струе 80
2.2.3 Влияние порядка разностной аппроксимации и числа ячеек сетки на точность расчета струи из конического сопла на различных режимах 88
2.2.4 Влияние параметров на входе в сопло на истечение сверхзвуковой нерасчетной струи из биконического сопла 93
2.3 Повышение точности расчета течения в струе около среза сопла с помощью создания нестационарного пограничного слоя на срезе сопла 97
2.3.1 Постановка задачи 97
2.3.2 Совместный расчет WMILES/ILES методом течения в коническом сопле и его дозвуковой струе 100
2.4 Применение RANS/ILES-метода для расчета течения и параметров турбулентности в струе из сопла двухконтурного ТРД 106
2.4.1 Постановка задачи 106
2.4.2 Результаты расчетов течения и параметров турбулентности в струе из сопла двухконтурного ТРД 108
Глава 3. Применение RANS/ILES- и WMILES-методов для исследования средств пассивного воздействия на течение в струях из сопел разных типов 112
3.1 Исследование влияния шевронов на течение в струях из конических шевронных сопел 112
3.1.1 Постановка задачи 112
3.1.2 Исследование влияния геометрии шевронов и температуры на входе в сопло на течение и характеристики турбулентности в струе 113
3.2 Исследование влияния шевронов на течение в струе из сопла двухконтурного ТРД 119
3.2.1 Постановка задачи 119
3.2.2 Влияние шевронов на сопле газогенератора двухконтурного сопла ТРД на течение и характеристики турбулентности в его струе 121
3..3 Влияние эксцентриситета сопла газогенератора двухконтурного ТРД на течение и уровень турбулентности в струе 124
3.3.1 Постановка задачи 124
3.3.2 Результаты расчетов по исследованию влияния эксцентриситета сопла газогенератора на течение и параметры турбулентности в струе из сопла двухконтурного ТРД 125
3.4 Применение RANS/ILES-метода для исследования воздействия «аэродинамических шевронов» на течение в струе из двухконтурного сопла ТРД 132
3.4.1 Постановка задачи 132
3.4.2 Исследование влияния аэродинамических шевронов на течение и характеристики турбулентности в струе 135
3.5 Исследование с помощью WMILES-метода влияния геометрии шевронов на
течение и характеристики турбулентности в струях из конических шевронных
сопел 142
3.5.1 Постановка задачи 142
3.5.2 Результаты р асчетов 143
3.5.3. Влияние геометрии шевронов на ближнее акустическое поле. 146
Глава 4. Исследования влияния пилона, крыла с закрылками и угла атаки внешнего потока на течение в струе из сопел двухконтурных ТРД 151
4.1. Постановка задачи 151
4.2 Исследование влияния компоновки и угла атаки внешнего потока на характеристики турбулентности и течение в струе из сопла ТРД с двухконтурностью равной 5. 156
4.2.1 Влияние геометрии закрылков 156
4.2.2 Влияние угла атаки внешнего потока 169
4.3 Исследование влияния компоновки и угла атаки внешнего потока на характеристики турбулентности и течение в струе для сопла со степенью двухконтурности равной 10 173
4.3.1 Постановка задачи 173
4.3.2 Влияние геометрии закрылков и угла атаки внешнего потока на режиме взлета 174
4.4 Исследование влияния режима работы двигателя на течение в струе для
сопла ТРД со степенью двухконтурности равной 10 189
Глава 5. Применение RANS/ILES-метода для исследования турбулентных отрывных течений в S-образных диффузорах с отрывом потока 195
5.1 Исследование особенностей отрывных турбулентных течений в диффузорах различной формы 195
5.1.1 Постановка задачи. 195
5.1.2 Прямоугольный S-образный диффузор 196
5.1.3 Межкомпрессорный и межтурбинный кольцевые S-образные диффузоры 202
5.2 Влияние неравномерности полного давления на входе в диффузор на течение в нем 211
5.2.1 Прямоугольный S-образный диффузор 212
5.2.2 Кольцевой межкомпрессорный диффузор 218
5.2.3 Кольцевой межтурбинный диффузор 222
Глава 6. Исследование RANS/ILES-методом эффективности применения синтетических струй для управления отрывными течениями в диффузорах различной геометрии и улучшения их характеристик 226
6.1 Анализ известных способов моделирования синтетических струй. Постановка задачи 226
6.2 Объединенное расчетно-экспериментальное исследование влияния синтетических струй на отрывное турбулентное течение в прямоугольном S-образном диффузоре с отношением площадей выхода и входа 2.25 230
6.3 Анализ влияния режимных параметров синтетических струй на эффективность управления течением в прямоугольном S-образном диффузоре с отношением площадей выхода и входа 1.8 при разных скоростях на входе в него 241
6.4 Применение синтетических струй для улучшения характеристик течения на
выходе «агрессивного» S-образного кольцевого межтурбинного диффузора 255
Заключение 262
Литература
