Details

Данная работа посвящена экспериментально-расчётному исследованию влияния радиуса закругления кромок куба, установленного на горизонтальной поверхности, на его аэродинамические характеристики. Задачи, которые решались в ходе работы: 1. Проектирование и подготовка моделей с разными радиусами закругления кромок, выбор оборудования и экспериментальной базы, расчёт неопределённостей измерений. 2. Визуализация течения. 3. Измерения интегральной и распределённой нагрузок. 4. Проведение численного моделирования обтекания кубов с разными радиусами закругления кромок. Работа проведена на базе ФГУП «Крыловский государственный научный центр». Экспериментальные исследования проводились в Большой аэродинамической трубе. Проведена визуализация течения. С помощью многокомпонентного динамометра определены значения аэродинамической силы, действующей на модели со стороны потока. С использованием сканеров давления измерены распределения давления по поверхностям кубов. Расчётные исследования проводились с использованием программного пакета Ansys Fluent 2021 R1. Для моделирования турбулентности применялся URANS подход, основанный на использовании модели k-ω SST. В результате работы было определено влияние радиуса закругления кромок на аэродинамические характеристики куба. Получено, что при прямом натекании потока на модель сопротивление куба существенно зависит от закругления кромок. С увеличением угла натекания потока это влияние снижается. При повороте модели на 45° относительно вектора скорости картины течения и аэродинамические характеристики разных моделей отличаются незначительно.

This work is devoted to an experimental and computational study of the influence of the radius of curvature of the edges of a cube installed on a horizontal surface on its aerodynamic characteristics. Problems that were solved during the work: 1. Design and preparation of models with different edge radii, selection of equipment and experimental base, calculation of measurement uncertainties. 2. Visualization of the flow. 3. Measurements of integral and distributed loads. 4. Carrying out numerical simulation of the flow around cubes with different radii of curvature of the edges. The work was carried out on the basis of the Krylov State Research Center. Experimental studies were carried out in the Large Wind Tunnel. Flow visualization was carried out. Using a multicomponent dynamometer, the values of the aerodynamic force acting on the model. Pressure distributions over the surfaces of the cubes were measured using pressure scanners. Computational studies were carried out using the Ansys Fluent 2021 R1 software package. To model turbulence, the URANS was used, based on the use of the k-ω SST model. As a result of the work, the influence of the radius of curvature of the edges on the aerodynamic characteristics of the cube was determined. It was found that when the flow flows directly onto the model, the resistance of the cube significantly depends on the rounding of the edges. As the flow angle increases, this influence decreases. When the model is rotated by 45° relative to the velocity vector, the flow patterns and aerodynamic characteristics of different models differ slightly.