Details

Title: Реализация и тестирование метода решения двумерных сопряженных задач динамики жидкости и твердого тела в коде SINF/Flag-S: выпускная квалификационная работа бакалавра: направление 03.03.01 «Прикладные математика и физика» ; образовательная программа 03.03.01_01 «Математические модели и вычислительные технологии в гидроаэродинамике и теплофизике»
Creators: Шекелашвили Сергей Темурович
Scientific adviser: Смирновский Александр Андреевич
Other creators: Щур Н. А.
Organization: Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого. Физико-механический институт
Imprint: Санкт-Петербург, 2022
Collection: Выпускные квалификационные работы; Общая коллекция
Subjects: численное моделирование; ламинарное течение; метод деформируемых сеток; сопряжённый расчёт; автоколебания; захват частоты; numerical simulation; laminar flow; moving grids method; coupled solver; vortex-induced vibrations; frequency lock-in
Document type: Bachelor graduation qualification work
File type: PDF
Language: Russian
Level of education: Bachelor
Speciality code (FGOS): 03.03.01
Speciality group (FGOS): 030000 - Физика и астрономия
DOI: 10.18720/SPBPU/3/2022/vr/vr22-1056
Rights: Доступ по паролю из сети Интернет (чтение, печать)
Additionally: New arrival
Record key: ru\spstu\vkr\17229

Allowed Actions:

Action 'Read' will be available if you login or access site from another network

Group: Anonymous

Network: Internet

Annotation

Тема выпускной квалификационной работы – «Реализация и тестирование метода решения двумерных сопряжённых задач динамики жидкости и твёрдого тела в коде SINF/Flag-S». Данная работа посвящена внедрению в вычислительный код общего назначения инструментария для проведения сопряжённых расчётов гидрогазодинамики и динамики абсолютно твёрдого тела на основе метода деформируемых сеток. С использованием реализованной методики проводится моделирование автоколебаний упруго закреплённых цилиндров в ламинарном и однородном потоке жидкости. Рассматриваются цилиндры круглого и эллиптического сечений, проводятся расчёты с вынужденным вращением тела по гармоническому закону. В результате выполнения работы в программном пакете SINF/Flag-S была успешно реализована возможность совместного интегрирования уравнений гидрогазодинамики и динамики абсолютно твёрдого тела. Результаты моделирования автоколебаний круглого цилиндра сравнены с более ранними работами: были рассмотрены характеристики установившихся колебаний положения тела (амплитуда, частота), а также сдвиг фаз между подъёмной силой и изменением координаты. Для эллипсов проведена оценка влияния отношения полуосей на движение тела и характер течения жидкости. Исследовано также влияние наложенного вращения.

The subject of the graduate qualification work is «Implementation and testing of a coupled two-dimensional CFD and rigid body dynamics solver in SINF/Flag-S code». The given work is devoted to expanding SINF/Flag-S computational suite with a coupled CFD and rigid body dynamics solver based on moving grids method. Implemented methodology is used to simulate vortex-induced vibrations of a cylinder in the laminar flow regime. Cylinders of circular and elliptic cross-section are considered. Calculations for the case of forced rotation around the body's axis are carried out. As a result of the graduate qualification work, the option for joint integration of fluid and rigid body dynamics equations has been successfully implemented in SINF/Flag-S code. Simulation results for vortex-induced cylinder vibrations are compared with earlier works: numerical characteristics of established body position oscillations (amplitude, frequency) and phase difference between the lift force and transverse cylinder displacement are considered. For elliptic cylinders the effect of aspect ratio on body motion and fluid flow is studied. Influence of forced rotation is also analyzed.

Document access rights

Network User group Action
ILC SPbPU Local Network All Read Print
External organizations N2 All Read
External organizations N1 All
Internet Authorized users SPbPU Read Print
Internet Authorized users (not from SPbPU, N2) Read
Internet Authorized users (not from SPbPU, N1)
-> Internet Anonymous

Table of Contents

  • Введение
  • Математическая модель для решения сопряжённых задач динамики твёрдого тела в жидкости
    • Уравнения динамики жидкости в приближении сплошной среды
    • Уравнения динамики абсолютно твёрдого тела
  • Численный алгоритм и его реализация в программном комплексе SINF/Flag-S
    • Метод конечных объёмов
      • Вычисление конвективных слагаемых
      • Вычисление диффузионных слагаемых
      • Аппроксимация производных по времени
    • Алгоритмы деформации сетки и интегрирования уравнений динамики твёрдого тела
    • Сводка основных модификаций программного кода
  • Исследование колебаний упруго закреплённого цилиндра в однородном потоке
    • Автоколебания круглого цилиндра в ламинарном потоке
      • Обоснование выбора шага по времени
      • Исследование сеточной сходимости
      • Результаты расчётов
    • Автоколебания эллиптического цилиндра в ламинарном потоке
    • Автоколебания вынужденно вращаемого эллиптического цилиндра в ламинарном потоке
  • Заключение
  • Библиографический список

Usage statistics

stat Access count: 0
Last 30 days: 0
Detailed usage statistics