К вопросу об оптимизации технических устройств на основе иерархии математических моделей
DOI:
https://doi.org/10.26089/NumMet.v20r436Ключевые слова:
вычислительная гидродинамика, математическое моделирование, турбулентные внутренние течения, коллекторАннотация
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.
Библиографические ссылки
- A. M. Elizarov, N. B. Il’insky, and A. B. Potashev, Inverse Boundary Value Problems of Aerohydrodynamics (Fizmatlit, Moscow, 1994) [in Russian].
- O. M. Alifanov, Inverse Heat Transfer Problems (Mashinostroenie, Moscow, 1988; Springer, Berlin, 1994).
- A. A. Samarskii and P. N. Vabishchevich, Numerical Methods for Solving Inverse Problems of Mathematical Physics (Editorial, Moscow, 2004; Walter de Gryuter, Berlin, 2007).
- 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)].
- 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).
- A. A. Samarskii and Yu. P. Popov, Difference schemes of gas dynamics (Nauka, Moscow, 1975) [in Russian].
- 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)].
- 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.
- V. M. Akimov, V. I. Bakulev, R. I. Kurziner, et al., Theory and Calculation of Jet Engines (Mashinostroenie, Moscow, 1987) [in Russian].
- A. A. Inozemtsev, M. A. Nikhamkin, and V. L. Sandratskii, Basics of Designing Aircraft Engines and Power Plants (Mashinostroenie, Moscow, 2008) [in Russian].
- D. A. Anderson, J. C. Tannehill, and R. H. Pletcher, Computational Fluid Mechanics and Heat Transfer (McGraw-Hill, New York, 1984; Mir, Moscow, 1990).
- C. A. J. Fletcher, Computational Techniques for Fluid Dynamics , Vols. 1 and 2 (Springer, New York, 1988; Mir, Moscow, 1991).
- I. E. Idel’chik, Handbook of Hydraulic Resistance (Mashinostroenie, Moscow, 1992; Begell House, Danbury, 1996).
