Изощренную гидродинамику применили для расчета шума авиадвигателя

Модель взаимодействия винтовентилятора с воздушным потоком и образующихся шумов

NASA

Исследовательский центр Эймса NASA провел при помощи программного комплекса вычислительной гидродинамики LAVA расчет шумности открытого винтовентилятора перспективного турбоэлектрического авиационного двигателя. Как пишет Aviation Week, для расчетов шумности впервые был использован метод погруженной границы.

В ходе вычислений в программном обеспечении было проведено моделирование работы двигателя с открытым винтовентилятором на низких и высоких оборотах. Общая продолжительность моделирования составила три недели. Расчеты проводились для 350 миллионов узловых точек сетки на петафлопсном суперкомпьютере Pleiades, имеющем 211872 вычислительных ядра.

Расчеты проводились для подтверждения точности метода погруженной границы, который в перспективе планируется использовать в проектировании авиационных двигателей. Полученные данные исследователи сравнили с данными реальных испытаний модели авиационного двигателя General Electric с открытым винтовентилятором в аэродинамической трубе в Исследовательском центре Глена.

При сравнении выяснилось, что расчетные показатели довольно точно совпали с реальными. Во время вычислений задействовались от 500 до двух тысяч вычислительных ядер суперкомпьютера. Исследователи теперь намерены доработать программное обеспечение, чтобы оно вело расчеты точнее и быстрее, используя при этом меньшие вычислительные мощности.

Метод погруженной границы позволяет рассчитывать обтекание сложных по форме и динамике объектов. В этом методе используются раздельные расчеты для жидкости и параметров погруженного объекта. Таким образом производится экономия вычислительных ресурсов на моделировании течения жидкости для переноса их на этап ее взаимодействия с погруженной границей.

Для ускорения и оптимизации вычислений в методе погруженной границы вводятся две раздельные расчетные сетки: декартова и лагранжева. Первая как раз и позволяет моделировать жидкость, а вторая погруженный объект. Традиционные методы вычислительной гидродинамики требуют для моделирования построения расчетных сеток для каждого временного слоя, что значительно усложняет алгоритмы и требует много времени.

Василий Сычёв

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.