МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ОБЛЕДЕНЕНИЯ ДЛЯ МОДЕЛЬНОГО ТЕЛА C УЧЕТОМ ДВИЖЕНИЯ СНЕЖНЫХ КРИСТАЛЛОВ

Автор: Дарья Игоревна Романова

Соавторы: Стрижак Сергей Владимирович

Организация: Институт системного программирования им. В.П. Иванникова РАН

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ОБЛЕДЕНЕНИЯ ДЛЯ МОДЕЛЬНОГО ТЕЛА C УЧЕТОМ ДВИЖЕНИЯ СНЕЖНЫХ КРИСТАЛЛОВ

В работе изучается движение снежных кристаллов в потоке и их налипание на поверхность обтекаемого модельного тела. Моделирование обледенения очень важно для изучения таких опасных природных явлений как обледенение деревьев, зданий, линий электропередач, элементов самолетов и ветроустановок.

В данной работе рассматривается задача о внешнем обтекании потоком воздуха с кристаллами снега модельного тела в форме цилиндра радиуса R=10 см.

В работе используется Эйлер-Лагранжев подход и сопряженный метод на базе метода контрольного объема и метода дискретных элементов. Используется модель взаимодействия частиц Джонсона-Кендалла-Робертса [1]. Данная модель позволяет моделировать когезию частиц и их адгезию к модельному телу, что определяет характер обледенения. Для моделирования задавались механические свойства частиц (модуль Юнга, коэффициент Пуассона, плотность, коэффициент упругого восстановления, коэффициент трения скольжения), соответствующие свойствам снежных кристаллов [2]. В расчёте частицы имеют сферическую форму и разные диаметры.

Расчетная область представляет собой параллелепипед с размерами 5×1×1 м3. Количество расчетных ячеек для CFD расчета составило 1000. Плотность частиц в расчетной области задавалась равной 500 шт./м3.

Скорость потока на входе расчетной области варьировалась от 10 до 20 м/c, число Рейнольдса по диаметру частицы порядка Rep=1000. Расчеты проводились с помощью программ CFDEM Coupling и YADE.

Время счета процесса обледенения составило t = 100 секунд. Расчеты проводились на вычислительном кластере UniHUB лаборатории UniCFD ИСП РАН.

В дальнейшем планируется использовать данный подход для моделирования обледенения тел более сложной формы (крыло самолета, воздухозаборник двигателя).