Numerical simulation of interaction between turbulent flow and a vibrating airfoil

0325677 - ÚT 2010 RIV DE 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.
[Numerická simulace interakce turbulentního proudu a vibrujícího leteckého profilu.]
Computing and Visualization in Science. Roč. 12, č. 5 (2009), s. 207-225. ISSN 1432-9360
Grant CEP: GA AV ČR IAA200760613
Výzkumný záměr: CEZ:AV0Z20760514
Klíčová slova: aeroelasticity * finite element method (FEM) * algebraic turbulence models
Kód oboru RIV: BI - Akustika a kmity

The subject of this paper is the numerical simulation of the interaction of twodimensional incompressible viscous flow and a vibrating airfoil. A solid elastically supported airfoil with 2 degrees of freedom, which can rotate around the elastic axis and oscillate in the vertical direction, is considered. The numerical simulation consist of the stabilized FE treatment of the RANS approach, the use of turbulence models and the solution of the system of orrdinary differential equations describing the airfoil motion. The time dependent computational domain and a moving grid are taken into account with the aid of the ALE formulation of the N-S equation. High Re numbers up to 10E6 require to use a suitable stabilization of the FE discretization and the application of a turbulence model. We apply the algebraic turbulence model, which was designed by Baldwin and Lomax and modified by Rostand. Finally, the method was applied to the simulation of flow induced airfoil vibrations.

Článek se zabývá numerickou simulací interakce dvoudimenzionálního proudění nestlačitelné tekutiny a vibrujícího leteckého profilu. Tuhý elasticky uložený profil se dvěma stupni volnosti může rotovat kolem elastické osy a oscilovat ve vertikálním směru. Numerické řešení je založeno na stabilizované metodě konečných prvků pro Reynoldsovy zprůměrované Navier-Stokesovy (RANS) rovnice, na použití turbulentních modelů a řešení systému obyčejných diferenciálních rovnic popisujících pohyb profilu. Časová závislost výpočetní oblasti a pohyb výpočetní sítě jsou respektovány s využitím ALE formulace Navier-Stokesových rovnic. Vysoká Reynoldsova čísla (řádu až 10E6) vyžadují použití vhodné stabilizace konečnoprvkové diskretizace a aplikaci turbulentního modelu. Aplikován byl algebraický Baldwin-Lomaxův model turbulence modifikovaný Rostandem. Vyvinutá metoda byla testována simulací proudění kolem rovné tuhé desky a výpočtem rozložení tlaku kolem rotujícího profilu s předepsaným pohybem. Nakonec metoda byla aplikována na simulace samobuzených kmitů profilu.
Trvalý link: http://hdl.handle.net/11104/0173015