К вопросу об оптимизации технических устройств на основе иерархии математических моделей

  • А.С. Суровежко Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И.Баранова
  • С.И. Мартыненко Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И.Баранова
Ключевые слова:

вычислительная гидродинамика, математическое моделирование, турбулентные внутренние течения, коллектор.

Аннотация

Рассмотрена задача о топливном коллекторе, которую можно отнести к обратным задачам гидродинамики: необходимо определить геометрию распределительного канала коллектора, обеспечивающего равномерную раздачу топлива. Однако профилирование коллектора на основе 3D стационарных уравнений Навье-Стокса для турбулентного течения несжимаемой вязкой среды в шероховатых каналах требует непрактичных вычислительных усилий. Использована иерархия математических моделей: 1D-уравнения Навье-Стокса для профилирования и 3D-уравнения Навье-Стокса для калибровки 1D-модели. Показано, что используемая иерархия моделей позволяет существенно снизить объем вычислительной работы, необходимой для расчета оптимальной конструкции коллектора. Предложенный подход представляет интерес для оптимизации технических устройств различного назначения.

Об авторах

А.С. Суровежко,
С.И. Мартыненко,

Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И.Баранова
ул. Авиамоторная, 2, 111116, Москва
• научный сотрудник

Литература

  1. Елизаров А.М., Ильинский Н.Б., Поташев А.В. Обратные краевые задачи аэрогидродинамики. М.: Физматлит, 1994.
  2. Алифанов О.М. Обратные задачи теплообмена. М.: Машиностроение, 1988.
  3. Самарский А.А., Вабищевич П.Н. Численные методы решения обратных задач математической физики. М.: Эдиториал УРСС, 2004.
  4. Болсуновский А.Л., Бузоверя Н.П., Губанова И.А., Губанова М.А. Решение обратной задачи для профиля в рамках уравнений Навье-Стокса, осредненных по Рейнольдсу // Ученые записки ЦАГИ. 2013. Т. XLIV, № 3. 50-59.
  5. Повещенко Т.С., Гасилов В.А., Повещенко Ю.А., Галигузова И.И. Метод расчета многоконтурных термогидравлических течений в теплообменной части ЯЭУ. Препринт ИПМ № 67, Москва, 2015. https://keldysh.ru/papers/2015/prep2015_67.pdf.
  6. Самарский А.А., Попов Ю.П. Разностные схемы газовой динамики. М.: Наука, 1975.
  7. Дегтярев Л.М., Фаворский А.П. Потоковый вариант метода прогонки // Журнал вычислительной математики и математической физики. 1968. 8, № 3. 679-684.
  8. Volokhov V., Toktaliev P., Martynenko S., Yanovskiy L., Volokhov A., Varlamov D. Supercomputer simulation of physicochemical processes in solid fuel ramjet design components for hypersonic flying vehicle // Communications in Computer and Information Science. Vol. 687. Cham: Springer, 2016. 236-248.
  9. Акимов В.М., Бакулев В.И., Курзинер Р.И., Поляков В.В., Сосунов В.А., Шляхтенко С.М. Теория и расчет воздушно-реактивных двигателей. М.: Машиностроение, 1987.
  10. Иноземцев А.А., Нихамкин М.А., Сандрацкий В.Л. Основы конструирования авиационных двигателей и энергетических установок. 2. М.: Машиностроение, 2008.
  11. Андерсон Д., Таннехилл Дж., Плетчер Р. Вычислительная гидродинамика и теплообмен. М.: Мир, 1990.
  12. Флетчер К. Вычислительные методы в динамике жидкостей. М.: Мир, 1991.
  13. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. М.: Машиностроение, 1992.
Опубликован
2019-10-29
Как цитировать
Суровежко А.С., Мартыненко С.И. К вопросу об оптимизации технических устройств на основе иерархии математических моделей // Вычислительные методы и программирование. 2019. 20. 411-427. doi 10.26089/NumMet.v20r436
Раздел 1. Вычислительные методы и приложения