Studii de analiza a stabilitatii miscarii laminare
Justificare: Dupa cum s-a mentionat anterior, daca solutia sistemului NS este perturbata se pot deduce ecuatii (numite de stabilitate) care descriu evolutia in timp si spatiu a perturbatiilor. Modelele cele mai complexe de stabilitate sunt in prezent cele din categoria PSE („Parabolic Stability Equation”). Ipoteza simplificatoare de baza consta in admiterea perturbatiei ca fiind un fenomen cvasiperiodic de forma unei unde cu variatie rapida in timp si spatiu si cu o amplitudine care variaza relativ lent. Aceasta permite ca in urma aplicarii unei transformari Fourier sa se obtina un model diferential pentru amplitudine. Mai mult, o alegere judicioasa a formei undei si a functiei de forma (amplitudinea) permite obtinerea unui model parabolic, solutionarea numerica se face din amonte catre aval cu un efort de calcul mult mai redus decat DNS/LES. Acuratetea solutiei este remarcabila deoarece instabilitatile laminare (unele mentionate mai sus) satisfac, in general, ipotezele modelului PSE, in special in varianta lui neliniare.
Analiza si implementarea metodelor DNS si LES.
Justificare: Singurul model matematic capabil sa surprinda fara nici o ipoteza simplificatoare instabilitatea laminara si formarea structurilor turbulente este modelul Navier-Stokes. Din acest motiv ne propunem ca in cadrul programului sa dezvoltam o metoda numerica de integrare directa a ecuatiilor Navier-Stokes (DNS) si, respectiv, LES.
Importanta pentru domeniu:Desi pe plan international preocupari in acest sens exista de cel putin un deceniu (vezi prezentarea de la 10.1), dupa cunostintele noastre, in tara nu exista ceva similar. In schimb experienta acumulata de catre colectivul prezentei propuneri in dezvoltarea teoretica si aplicativa a tehnicilor CFD, demonstrata prin lucrari si tratate publicate in tara si strainatate, creeaza premisele unei asemenea realizari.
Dezvoltarea unor modele de turbulenta aplicabile si in tranzitie.
Justificare:Atat in problema stratului limita turbulent, dar si in general in modelele RANS apare problema inchiderii (printr-un model de turbulenta). Mai recent, o serie de modele de turbulenta neliniare isi propun o simulare mai corecta a efectelor tranzitiei care sa inlocuiasca modalitatea traditionala bazata pe corelatii si, respectiv, pe conceptul de factor de intermitenta. Din aceste motive consideram importanta includerea ca obiectiv al proiectului si abordarea statistica a descrierii turbulentei si a tranzitiei (RANS).
Importanta pentru domeniuDeficienta mentionata introduce erori foarte mari in determinarea caracteristicilor aerodinamice ale corpurilor profilate aerodinamic, deoarece in aceste situatii apare o trecere progresiva de la laminar la tranzitoriu si, ulterior la turbulent. In mod uzual, modelele de turbulenta utilizate in practica inginereasca (si implementate si in codurile comerciale CFD), cum ar fi modelele k-epsilon, k-omega, SST etc., sunt bine adaptate pentru turbulenta dezvoltata, dar nu au capacitatea de a surprinde corect si regimul de tranzitie.
Impact:Modelele de turbulenta va fi implementa sub forma unor functii utilizator (UDF User Defined Function) implementate in programul CFD comercial Fluent.
Echipa de cercetare:
- Prof. dr. ing. Sterian DANAILA – director
- Prof. dr. ing. Corneliu BERBENTE
- Conf. dr. ing. Marius STOIA-DJESKA
- As. ing. Constantin LENEVTIU
- As. ing. Claudiu VADEAN – iesit din proiect 2010
- Drd. ing. Mihai NICULESCU