Моделирование обледенения в полете: CFD-расчёты в трёхмерной постановке становятся общепринятой практикой

Моделирование обледенения в полете: CFD-расчёты в трёхмерной постановке становятся общепринятой практикой

За последнее десятилетие трехмерное численное моделирование процесса обледенения в полёте с использованием CFD-расчётов (CFD – computational fluid dynamics, вычислительная гидрогазодинамика) достигло существенных успехов. Многие активные поставщики оборудования стали использовать моделирование для ускорения сертификации противообледенительных систем. Однако, некоторые компании остаются в стороне и продолжают использовать технологии тридцатилетней давности.

 

ANSYS Условия образования льда в различных местах воздушного судна: разве это можно рассчитать в 2D-постановке?

 

При этом те же компании используют для оптимизации аэродинамических характеристик самолетов и двигателей современные программы для CFD-расчётов, которые мало похожи на программы 30-летней давности. Высказывая опасения о недостаточной валидированности новых разработок, компании всё же твёрдо стоят на позициях использования устаревших псевдо-CFD инструментов для расчётов процесса обледенения. Время в этой отрасли словно застыло: тут до сих пор можно найти 2D и квази-3D постановки, расчёты без учёта сжимаемости, использование панельного метода, неучёт вязкости и турбулентности, использование разработок 1980 годов и т.д.

Эта неуместная неуверенность в использовании для расчётов обледенения тех самых передовых инструментов, которые они уже и так используют для расчётов аэродинамики, исходит из опасения задержать процесс обеспечения соответствия нормам летной годности.

Некоторые из используемых сегодня псевдо-CFD программ для расчёта обледенения основаны на двумерных панельных методах для расчёта воздушного потока и методе Лагранжа для расчёта частиц льда, соударяющихся с самолётом. Панельные методы не могут считаться методами вычислительной гидрогазодинамики в силу того, что ключевая характеристика CFD-методов заключается в том, что постепенное уплотнение расчётной сетки должно приводить к асимптотическому улучшению результатов. Панельные методы, основанные на методе сингулярностей, вместо асимптотической сходимости испытывают расхождения буквально взрывного характера при чрезмерном уплотнении сетки, так что они не удовлетворяют критерию сходимости, являющемуся «лакмусовой бумажкой» для помещения метода в категорию CFD.

Читать статью полностью

e-max.it: your social media marketing partner