ИСТИНА

В работе изучается движение снежных кристаллов в потоке и их налипание на поверхность обтекаемого модельного тела в форме цилиндра. Моделирование обледенения очень важно для изучения таких опасных природных явлений как обледенение деревьев, зданий, линий электропередач, элементов самолетов и ветроустановок [1-4]. Моделирование обтекания цилиндра газокапельным потоком является типовой тестовой задачей для изучения процесса обледенения поверхности тела [5]. В данной работе рассматривается задача о внешнем обтекании потоком воздуха с кристаллами снега модельного тела в форме цилиндра радиуса R=10 см. В работе используется Эйлер-Лагранжев подход и сопряженный метод на базе метода контрольного объема и метода дискретных элементов. Используется модель взаимодействия частиц с учётом когезии и трения [6]. Данная модель позволяет моделировать слипание частиц и их прилипание к модельному телу, что определяет характер обледенения. Для моделирования задавались механические свойства частиц (модуль Юнга, коэффициент Пуассона, плотность, коэффициент упругого восстановления, коэффициент трения скольжения, коэффициент когезии), соответствующие свойствам снежных кристаллов [7]. В расчёте частицы имеют сферическую форму и разные диаметры. Расчетная область представляет собой параллелепипед с размерами 1×0.4×0.2 м3. Количество расчетных ячеек для CFD расчета составило 240000. Плотность частиц в расчетной области задавалась равной 500 шт./м3. Скорость потока на входе расчетной области составляла 1 м/c. Расчеты проводились с помощью программ OpenFOAM и YADE. Время счета процесса обледенения составило t = 10 секунд. Расчеты проводились на вычислительном кластере UniHUB лаборатории UniCFD ИСП РАН. В дальнейшем планируется использовать данный подход для моделирования обледенения тел более сложной формы (крыло самолета, воздухозаборник двигателя, лопасть ветроустановки). Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 19-29-13016. Список литературы / References [1]. Makkonen L. Modeling of ice accretion on wires // J. Climate and Appl. Meteorology, 1984, 23, pp. 929-939 [2]. Makkonen L. Models for the growth of rime, glaze, icicles and wet snow on structures // Phil. Trans. Roy. Soc. London A, 2000, vol. 358, pp. 2913–2939. [3]. Bourgault Y., Boutanios Z., Habashi W.G. Three-dimensional eulerian approach to droplet impingement simulation using FENSAP-ICE, Part 1: Model, Algorithm, and Validation // Journal of Aircraft. – 2000. – Vol. 37, No. 1. – p. 9. [4]. Ping Fu, Masoud Farzaneh, Gilles Bouchard. Two-dimensional modelling of the ice accretion process on transmission line wires and conductors // Cold Regions Science and Technology 46 (2006) 132–146 [5]. Алексеенко С.В., Приходько А.А. Численное моделирование обледенения цилиндра и профиля. Обзор моделей и результаты расчетов // Ученые записки ЦАГИ. 2013. том XLIV. № 6. с. 25-57. [6]. Liz Ivoneth Del Cid. A discrete element methodology for the analysis of cohesive granular bulk solid materials. PhD thesis, Colorado School of Mines, Golden, Colorado, United States, 2015. [7]. Anders Lind. DEM Modeling of Snow-Wall Adhesion. Development of a particle stick or bounce regime map for prediction of snow accumulation on cars. PhD thesis, Department of Chemistry and Chemical Engineering, Chalmers University of Technology, Gothenburg, Sweden, 2017.