Details

Данная работа посвящена исследованию автоколебаний, возникающих при обтекании прямоугольной полости дозвуковым ламинарным потоком газа. Задачи, которые решались в ходе исследования: 1. Изучение механизма возникновения автоколебаний в открытой прямоугольной полости; 2. Проведение методических расчетов по исследованию сеточной сходимости, влияния шага по времени и числа итераций; 3. Качественный анализ течения газа при обтекании каверны; 4. Проведение исследования влияния числа Маха на частотный спектр автоколебаний.  Численное моделирование проводилось с помощью программного пакета FLOS, разработанного на кафедре ГГТ СПБПУ. Были проведены методические расчеты по исследованию сеточной сходимости, влияния шага по времени и числа итераций. Проведен качественный анализ течения, выделены вихревые структуры. Было проведено параметрическое исследование, показывающие влияние числа Маха на частотный спектр автоколебаний.  На основании проведенных исследований было выявлено явление переключения доминирующей моды автоколебаний и установлено удовлетворительное согласие с формулой Росситера, за исключением участков, соответствующих переключению мод, где наблюдаются заметные отклонения. Показано, что для режимов, в которых колебания наблюдаются во всем диапазоне чисел Маха, переход между несжимаемым и сжимаемым режимами течения происходит без резких скачков частоты.

The given work is devoted to studying self-sustained oscillations arising from the subsonic laminar gas flow over a rectangular rectangular cavity. The research set the following goals: 1. Studying the mechanism of self-sustained oscillations in an open rectangular cavity; 2. Methodological calculations for grid convergence analysis, time step and iteration number influence; 3. Qualitative analysis of the flow structure over the cavity; 4. Conducting parametric studies on the influence of the Mach number on the frequency spectrum of self-sustained oscillations.  Numerical simulations were performed using the FLOS software package, developed at the Department of Fluid Dynamics of SPbPU. Methodological studies were performed to assess grid convergence, the influence of the time step, and the number of iterations. A qualitative analysis of the flow was conducted, and vortex structures were identified. A parametric study was also carried out to evaluate the influence of the Mach number on the oscillation spectrum. Based on the results obtained, the phenomenon of mode switching in self sustained oscillations was identified. The simulation results demonstrated satisfactory agreement with the Rossiter formula, except in regions where mode switching occurs, where significant deviations were observed. It was shown that for flow regimes where oscillations persist across the entire range of Mach numbers, the transition between incompressible and compressible regimes proceeds smoothly, without abrupt frequency jumps.