Керування потоком в гідродинамічних системах на основі властивостей спійманих вихорів

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorХоменко, Ольга Володимирівна
dc.date.accessioned2018-05-18T09:49:13Z
dc.date.available2018-05-18T09:49:13Z
dc.date.issued2018
dc.description.abstractenThe method of nonlinear control of the wall flow in cylindrical grooves is proposed. The method differs by using the modified trapped vortex model and provides the necessary requirements for the formation of the flow structure. New properties of the trapped vortex near the surface irregularities and in the presence of the flow perturbations are studied. The nonlinear controller of the wall flow, which differs in that it takes into account the equation of equilibrium of the caught vortex and the unseparated flow condition in the groove edges and provides active feedback control in a non-stationary flow is developed. The developed controller is used to calculate the parameters of an active control circuit with feedback in a non-stationary flow, when the system responds to external perturbation. The problem of reducing the hydrodynamic loads of a square cylinder is solved on via the modified model of the trapped vortex. The control parameters of a square cylinder with frontal plates which reduce the hydrodynamic load are found. In order to estimate an efficiency of the control scheme, numerical simulation of viscous flow around the cylinder with frontal plates was carried out in the range of moderate Reynolds numbers. The results of the work show that it is essential to take the flow topology into account when developing new algorithms for flow control near bluff bodies.uk
dc.description.abstractruДиссертационная работа посвящена разработке методов управления потоком на основе свойств пойманных вихрей. В работе для разработки методов и схем управления потоком для описания течения предложено применять конечномерную модель, в которой поле течения представлено дискретным множеством перпендикулярных плоскости потока изолированных вихревых отрезков. Показано, что динамика этой системы как в безграничной жидкости, так и в областях, ограниченных твердой границей, соответствует каноническим уравнениям, где гамильтониан совпадает с функцией течения, что позволяет применение классической теории управления нелинейными динамическими системами для исследования течения, а также построения и обоснования алгоритмов управления. Рассмотрены различные стратегии управления потоками жидкости, для каждой из них сформулирована задача управления в системе точечных вихрей, локализованных в ограниченной области при наличии внешнего течения. В работе предложен метод нелинейного управления пристеночным потоком в цилиндрических канавках, который отличается применением модифицированной модели пойманного вихря и обеспечивает необходимые требования к формированию структуры течения. Теоретический анализ предложенного алгоритма основывается на упрощенной модели, в которой циркуляционное течение в канавке моделируется точечным вихрем, а откачивание жидкости – гидродинамическим стоком. Установлены новые свойства пойманных вихрей вблизи нерегулярных границ и при наличии возмущений потока. Проведенный динамический анализ показал, что при стационарном обтекании канавки с откачиванием жидкости стационарные точки могут быть фокусами (устойчивыми или неустойчивыми) или седлами. Получено, что в мелких канавках область, которая соответствует устойчивой точке притяжения, шире, чем в глубоких, поэтому они являются более перспективными для управления. Построен нелинейный контроллер пристеночного течения, состоящий из уравнения равновесия пойманного вихря относительно его координат, циркуляции, мощности откачивания жидкости, угловой координаты точки стока жидкости и условия безотрывного обтекания углов канавки. Разработанный контроллер применен для рассчета параметров активной управляющей схемы с обратной связью в нестационарном потоке, когда система оперативно реагирует на внешние возмущения. Приведены примеры реализации этой схемы, когда скорость внешнего течения изменяется периодически или по линейному закону. В работе на основе модифицированной модели пойманного вихря решена задача уменьшения гидродинамических нагрузок квадратного цилиндра. Для получения необходимой структуры течения предложена установка двух симметричных пластин, присоединенных к передней грани квадратного цилиндра. Найдены параметры управляющих пластин, которые обеспечивают уменьшение гидродинамических нагрузок. Эффективность схемы управления и полученных параметров проверена путем численного моделирования вязкого обтекания 22 квадратного цилиндра с фронтальными пластинами в диапазоне средних чисел Рейнольдса с помощью вихревого метода. Показано, что управляющие пластины значительно регуляризируют структуру потока в следе. Число Струхаля в управляемом потоке возрастает по сравнению с неуправляемым случаем, особенно при увеличении числа Рейнольдса. Благодаря регуляризации следа при управлении уменьшается среднее сопротивление и флуктуационные силы, действующие на квадратный цилиндр. Управление потоком позволяет снизить коэффициент гидродинамического сопротивления квадратного цилиндра от 20% при Re = 100 до 35% при Re = 500 а также уменьшить амплитуду подъемной силы на 50% – 70% в зависимости от числа Рейнольдса. Результаты работы показывают, что при разработке новых алгоритмов управления обтеканием плохообтекаемых тел для минимизации энергозатрат важно учитывать топологические особенности течения.uk
dc.description.abstractukВ роботі запропоновано метод нелінійного керування пристінковим потоком в циліндричних канавках, який відрізняється застосуванням модифікованої моделі спійманого вихору і забезпечує необхідні вимоги до формування структури течії. Встановлено нові властивості спійманого вихору поблизу нерівностей поверхні та за наявності збурень потоку. Розроблено нелінійний контролер пристінної течії, який відрізняється тим, що враховує рівняння рівноваги спійманого вихору і умову безвідривного обтікання кутів канавки та забезпечує активне керування зі зворотним зв’язком у нестаціонарному потоці. Розроблений контролер застосовано для розрахунку параметрів активної керуючої схеми зі зворотним зв’язком у нестаціонарному потоці, коли система оперативно реагує на зовнішні збурення. На основі модифікованої моделі спійманого вихору розв'язано задачу зменшення гідродинамічних навантажень квадратного циліндра. Знайдено параметри керування обтіканням квадратного циліндра з фронтальними пластинами, що дозволяють зменшити гідродинамічні навантаження. Ефективність схеми керування перевірено шляхом чисельного моделювання в'язкого обтікання циліндра з фронтальними пластинами в діапазоні середніх чисел Рейнольдса. Результати роботи показують, що при розробці нових алгоритмів керування обтіканням поганообтічних тіл для мінімізації енерговитрат важливо враховувати топологічні особливості течії.uk
dc.format.page24 с.uk
dc.identifier.citationХоменко, О. В. Керування потоком в гідродинамічних системах на основі властивостей спійманих вихорів : автореф. дис. … канд. техн. наук. : 01.05.04 – системний аналіз і теорія оптимальних рішень / Хоменко Ольга Володимирівна. – Київ, 2018. – 24 с.uk
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/22946
dc.language.isoukuk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорськогоuk
dc.publisher.placeКиївuk
dc.subjectгідродинамічна системаuk
dc.subjectкерування потокомuk
dc.subjectспійманий вихорuk
dc.subjectпристінна течіяuk
dc.subjectпараметри керуванняuk
dc.subjecthydrodynamic systemuk
dc.subjectflow controluk
dc.subjecttrapped vortexuk
dc.subjectnear-wall flowuk
dc.subjectcontrol parametersuk
dc.subjectгидродинамическая системаuk
dc.subjectуправление потокомuk
dc.subjectпойманный вихрьuk
dc.subjectпристеночное течениеuk
dc.subjectпараметры управленияuk
dc.subject.udc620.9:[536.2:532.57](043.3)uk
dc.titleКерування потоком в гідродинамічних системах на основі властивостей спійманих вихорівuk
dc.typeThesisuk

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
Khomenko_aref.pdf
Розмір:
1.15 MB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Опис:
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
7.8 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Автореферати (вільний доступ)