Numerical simulation of interaction between turbulent flow and a vibrating airfoil

0307930 - ÚT 2009 RIV NE eng J - Článek v odborném periodiku
Dubcová, Lenka - Feistauer, M. - Horáček, Jaromír - Sváček, Petr
Numerical simulation of interaction between turbulent flow and a vibrating airfoil.
[Numerické simulace interakce turbulentního proudění a vibrujícího leteckého profilu.]
Computing and Visualization in Science. -, - (2008), s. 1-19. ISSN 1432-9360
Grant CEP: GA AV ČR IAA200760613
Výzkumný záměr: CEZ:AV0Z20760514
Klíčová slova: aeroelasticity * finite element method * ALE formulation
Kód oboru RIV: BI - Akustika a kmity

Incompress-elastically supported airfoil with two degrees of freedom, which can rotate around the elastic axis and oscillate in the vertical direction, is considered. The numerical simulation consists of the stabilized finite element treatment of the 2D Reynolds averaged Navier-Stokes (RANS) equations and the solution of the system of ordinary differential equations describing the airfoil motion. The time dependent computational domain and a moving grid are taken into account with the aid of the Arbitrary Lagrangian-Eulerian (ALE)formulation. High Reynolds numbers up to 10 6 require to use a suitable stabilization of the finite element discretization and the application of the algebraic turbulence Baldwin and Lomax model. The developed technquewas tested by the simulation of flow past a flat rigid plate and the computation of pressure distribution around a rotating airfoil with prescribed motion. Finally, the method was applied to the simulation of flow induced airfoil vibrations.

Elasticky uložený letecký profil se dvěma stupni volnosti může rotovat kolem elastické osy a oscilovat ve vertikálním směru. Numerická simulace spočívá v řešení 2D Reynoldsových zprůměrovaných Navier-Stokesových rovnic (RANS) pro nestlačitelnou tekutinu stabilizovanou metodou konečných prvků a v řešení systému obyčejných diferenciálních rovnic popisujících pohyb profilu. Je uvažována časově proměná výpočetní oblast a pohyblivá síť spolu s ALE metodou. Vysoká Reynoldsova čísla řádu 10E6 vyžadují použít vhodné stabilizace metody konečných prvků a použití algebraického modelu turbulence Baldwina a Lomaxe. Vyvinutá metoda byla testována na simulacích proudění kolem rovné tuhé desky a tlakového rozložení kolem rotujícího profilu s předepsaným pohybem. Na závěr je metoda aplikována na simulace vibrací profilu vyvolaných interakcí s proudem tekutiny.
Trvalý link: http://hdl.handle.net/11104/0160555