DOI: https://doi.org/10.26089/NumMet.v20r436

К вопросу об оптимизации технических устройств на основе иерархии математических моделей

Авторы

  • А.С. Суровежко
  • С.И. Мартыненко

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.

Новые вычислительные технологии

Загрузки

Опубликован

2019-10-29

Выпуск

Том 20 (2019): Выпуск 4.

Раздел

Раздел 1. Вычислительные методы и приложения

Авторы

А.С. Суровежко

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

С.И. Мартыненко

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

Библиографические ссылки

  1. A. M. Elizarov, N. B. Il’insky, and A. B. Potashev, Inverse Boundary Value Problems of Aerohydrodynamics (Fizmatlit, Moscow, 1994) [in Russian].
  2. O. M. Alifanov, Inverse Heat Transfer Problems (Mashinostroenie, Moscow, 1988; Springer, Berlin, 1994).
  3. A. A. Samarskii and P. N. Vabishchevich, Numerical Methods for Solving Inverse Problems of Mathematical Physics (Editorial, Moscow, 2004; Walter de Gryuter, Berlin, 2007).
  4. A. L. Bolsunovsky, N. P. Buzoverya, I. A. Gubanova, and M. A. Gubanova, “Solution of the Inverse Problem for an Airfoil within the Framework of the Reynolds Averaged Navier-Stokes Equations,” Uchen. Zap. TsAGI, No. 3, 50-59 (2013) [TsAGI Sci. J. 44 (3), 371-385 (2013)].
  5. T. S. Poveschenko, V. A. Gasilov, Yu. A. Poveschenko, and I. I. Galiguzova, The Method of Calculating the Flows in a Multi-Circuit Heat Exchange Network of a Nuclear Energetic Facility (NEF) , Preprint No. 67 (Keldysh Institute of Applied Mathematics, Moscow, 2015).
  6. A. A. Samarskii and Yu. P. Popov, Difference schemes of gas dynamics (Nauka, Moscow, 1975) [in Russian].
  7. L. M. Degtyarev and A. P. Favorskii, “A Flow Variant of the Sweep Method,” Zh. Vychisl. Mat. Mat. Fiz. 8 (3), 679-684 (1968) [USSR Comput. Math. Math. Phys. 8 (3), 252-261 (1968)].
  8. V. Volokhov, P. Toktaliev, S. Martynenko, et al., “Supercomputer Simulation of Physicochemical Processes in Solid Fuel Ramjet Design Components for Hypersonic Flying Vehicle,” in Communications in Computer and Information Science (Springer, Cham, 2016), Vol. 687, pp. 236-248.
  9. V. M. Akimov, V. I. Bakulev, R. I. Kurziner, et al., Theory and Calculation of Jet Engines (Mashinostroenie, Moscow, 1987) [in Russian].
  10. A. A. Inozemtsev, M. A. Nikhamkin, and V. L. Sandratskii, Basics of Designing Aircraft Engines and Power Plants (Mashinostroenie, Moscow, 2008) [in Russian].
  11. D. A. Anderson, J. C. Tannehill, and R. H. Pletcher, Computational Fluid Mechanics and Heat Transfer (McGraw-Hill, New York, 1984; Mir, Moscow, 1990).
  12. C. A. J. Fletcher, Computational Techniques for Fluid Dynamics , Vols. 1 and 2 (Springer, New York, 1988; Mir, Moscow, 1991).
  13. I. E. Idel’chik, Handbook of Hydraulic Resistance (Mashinostroenie, Moscow, 1992; Begell House, Danbury, 1996).