ЧИСЕЛЬНЕ ДОСЛІДЖЕННЯ ВПЛИВУ ФОРМИ НОСОВОЇ ЧАСТИНИ ВИСОКОШВИДКІСНОГО ТРАНСПОРТНОГО ЗАСОБУ НА АЕРОДИНАМІЧНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Анотація

Для дослідження впливу форми носової частини на аеродинамічні характеристики високошвидкісного транспортного засобу застосовують тривимірні нестаціонарні осереднені за Рейнольдсом рівняння Нав’є – Стокса. Для моделювання турбулентності використовували модель турбулентності SST. Розроблено програмно-методичне забезпечення для чисельного моделювання та визначення основних параметрів нестаціонарного обтікання високошвидкісного транспортного засобу. Чисельне розв’язання системи вихідних рівнянь виконано методом контрольних об’ємів. Блочно-матрична система лінійних алгебраїчних рівнянь неявної схеми розв’язувалася методом мінімізації узагальненої нев’язки (GMRES) з неповним LU-розкладанням (ILU(k)) загальної матриці системи як передзумовлювання. Наведено результати візуалізації тривимірної течії. Установлено розподіл газодинамічних характеристик обтікання корпусу високошвидкісного транспортного засобу поблизу шляхової структури. Проведено аналіз та визначено вплив довжини, ширини й висоти носової частини на аеродинамічні характеристики високошвидкісного транспортного засобу. Збільшення довжини та висоти зменшує лобовий опір, а збільшення ширини носової частини високошвидкісного транспортного засобу призводить до збільшення коефіцієнта лобового опору. Незалежно від геометричних параметрів носової частини на корпус високошвидкісного транспортного засобу діє негативна підйомна сила, яка притискає корпус до шляхової структури, та позитивний момент тангажу. Збільшення довжини та ширини носової частини, а також висоти її встановлення над колійною структурою призводить до зменшення модуля притискної сили, а також моменту тангажу. Розроблена методика та результати розрахунків можуть бути застосовані при дослідженні зв’язаних задач динаміки та аеродинаміки, оптимізації аеродинамічної форми, а також для вибору конструктивних параметрів високошвидкісного транспортного засобу на надпровідних магнітах, системи підвіски та шляхової структури.