Details

Title: Сравнительный анализ аэродинамических характеристик ряда крыловых профилей: 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: Зорькина Яна Васильевна
Scientific adviser: Гарбарук Андрей Викторович
Organization: Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого. Физико-механический институт
Imprint: Санкт-Петербург, 2022
Collection: Выпускные квалификационные работы; Общая коллекция
Subjects: аэродинамический профиль; оптимизация; метод сопряжённого градиента; airfoil; optimisation; adjoint method; fluent
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/vr22-1238
Rights: Доступ по паролю из сети Интернет (чтение)
Record key: ru\spstu\vkr\16671

Allowed Actions:

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

Group: Anonymous

Network: Internet

Annotation

Настоящая работа посвящена исследованию свойств оптимизации, полученной с помощью сопряжённого решателя, реализованного в проприетарном программном пакете ANSYS Fluent 2019 R3, на примере двумерной задачи модификации геометрической формы двух аэродинамических профилей (симметричного NACA 0012 и асимметричного NACA 4412)  при числе Рейнольдса Re = 6·106 и различных углов атаки α = 0°, 5°, 10° для разных областей оптимизации. Задачи, которые решались в ходе исследования: 1. Подготовка расчётной постановки задачи для гидродинамического солвера ANSYS Fluent, её решение и выполнение методических расчётов. 2. Валидация разработанной численной модели, сопоставление полученных результатов с эталонными и экспериментальными значениями. 3. Подготовка расчётной постановки задачи для сопряжённого солвера ANSYS Fluent и выполнение расчётов для всех случаев оптимизации. 4. Выбор нескольких профилей, полученных в ходе модификации, и дальнейшее исследование их аэродинамических характеристик в сравнении с исходными. В ходе выполнения работы была подготовлена расчётная постановка двумерной задачи об обтекании бесконечным стационарным турбулентным изотермическим течением несжимаемого газа (воздуха) аэродинамического профиля и осуществлена её валидация. В ходе её реализации были проведены методические расчёты, включающие в себя получение сеточного-независимого решения, а также сравнение полученных результатов с результатами других CFD кодов и экспериментальными данными. Была подготовлена и проведена модификация геометрической формы для профилей NACA 0012 и NACA 4412 для разных областей оптимизации и при различных углах атаки, по результатам которой были выбраны четыре модифицированных крыловых профиля, аэродинамические характеристики которых были исследованы при различных углах атаки в сравнении с исходными. Анализ проводился методом математического моделирования с использованием проприетарного программного обеспечения ANSYS Fluent 2019 R3, в котором реализованы гидродинамические и сопряжённый солверы. В результате были исследованы свойства оптимизации, полученной с помощью сопряжённого решателя, реализованного в программном пакете ANSYS Fluent, на примере двумерной задачи модификации геометрической формы двух аэродинамических профилей. На основании результатов данного исследования был получен вывод о том, что использование сопряжённого солвера требует тщательного и аккуратного выбора параметров оптимизации, т.к. имеют место особенности, которые могут понизить качество проводимой модификации. Таким образом, при оптимизации подобной задачи стоит учитывать данные свойства решателя, и при необходимости изменять параметры модификации.

The given work is devoted to studying optimization properties obtained using the adjoint solver implemented in the proprietary software package ANSYS Fluent 2019 R3, using the example of a two-dimensional problem of modifying the geometric shape of two airfoils (symmetric NACA 0012 and asymmetric NACA 4412) at Reynolds number Re = 6·106 and different angles of attack α = 0°, 5°, 10° for different control volumes of optimization.The research set the following goals: 1. Preparation of the computational statement of the problem for the ANSYS Fluent hydrodynamic solver, its solution and the performance of methodical calculations. 2. Validation of the developed numerical model, comparison of the obtained results with reference and experimental values. 3. Preparation of a computational problem statement for the coupled ANSYS Fluent solver and performing calculations for all optimization cases. 4. Selection of several profiles obtained during the modification, and further study of their aerodynamic characteristics in comparison with the original ones.In the process of performing the work, a computational formulation of a two-dimensional problem of an infinite stationary turbulent isothermal flow around an incompressible gas (air) of an airfoil was prepared and validated. In the course of its implementation, methodical calculations were carried out, including obtaining a grid-independent solution, as well as comparing the results obtained with the results of other CFD codes and experimental data. A modification of the geometric shape for the NACA 0012 and NACA 4412 airfoils was prepared and carried out for different control volumes of optimization and at different angles of attack, as a result of which four modified airfoils were selected, the aerodynamic characteristics of which were studied at different angles of attack in comparison with the initial ones. The analysis was carried out by mathematical modeling using proprietary software ANSYS Fluent 2019 R3, which implements hydrodynamic and conjugate solvers. As a result, the optimization properties obtained with the help of an adjoint solver implemented in the ANSYS Fluent software package were studied using the example of a two-dimensional problem of modifying the geometric shape of two airfoils. Based on the results of this study, it was concluded that the use of a conjugate solver requires a careful and accurate choice of optimization parameters, since there are features that can reduce the quality of the modification. Thus, when optimizing such a problem, it is worth considering these properties of the solver and, if necessary, changing the modification parameters.

Document access rights

Network User group Action
ILC SPbPU Local Network All Read
Internet Authorized users SPbPU Read
-> Internet Anonymous

Usage statistics

stat Access count: 7
Last 30 days: 1
Detailed usage statistics