Заседание семинара "Высокопроизводительные вычисления" 23.05.2019 в 11-00. "Эффективные методы управления характеристиками потока в гидродинамическом оборудовании на примере обтекания модели направляющей лопатки гидротурбины Фрэнсиса", Елизавета Ильинична Дауэнгауэр

Проблемы связанные с задачами управления гидродинамической устойчивостью и характеристиками потоков жидкости и газа встречаются во многих отраслях техники и промышленности: аэродинамике, гидроэнергетике, машиностроении. В частности, известна эффективность управления отрывом потока в пограничном слое крылового профиля. В настоящее время теория управления потоками активно развивается благодаря современным техническим возможностям. Так свою эффективность показали методы вихреразрешающего численного моделирования, необходимые для анализа реакции системы на внешнее возмущение. Используя линейный анализ устойчивости потока к внешним возмущениям и метод сопряженных полей, возможно идентифицировать область наибольшей восприимчивости невозмущенного течения. В работе исследуется задача обтекания гидропрофиля, который является уменьшенной копией направляющей лопатки в гидротурбине Фрэнсиса, с целью определения эффективных методов управления характеристиками потока в гидродинамическом оборудовании. В качестве управляющего элемента рассматривается струйный осциллятор, благодаря которому возможно контролировать частоту возмущений в области наибольшей восприимчивости. Рассмотрен диапазон чисел Рейнольдса (Re) 3000-30000 для струйного осциллятора и Re = 1.2×10⁶, 1×10⁶ для задачи обтекания гидропрофиля при углах атаки α = 0^о, α = 9^о соответственно. Для аккуратной пространственной дискретизации уравнений Навье-Стокса использовался метод спектральных элементов. При помощи метода крупных вихрей получены численные решения при нулевом угле атаки для задачи обтекания гидропрофиля, а так же для всех случаев чисел Рейнольса задачи струйного осциллятора. Для верификации результатов расчета для Re = 1.2×10⁶ использовались экспериментальные данные, полученные в Институте теплофизики СО РАН.