WWW.OS.X-PDF.RU
БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА - Научные публикации
 

«МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ (МИНТРАНС РОССИИ) ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ВОЗДУШНОГО ТРАНСПОРТА ОТЗЫВ ...»

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

(МИНТРАНС РОССИИ)

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО

ВОЗДУШНОГО ТРАНСПОРТА

ОТЗЫВ

(РОСАВИАЦИЯ)

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ

официального оппонента на

БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО диссертацию Яковенко С.Н.

ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

“Моделирование течений жидкости и

«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

газа с поверхностью раздела сред,

ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ»



(ФГБОУ ВПО СПбГУ ГА) турбулентностью и стратификацией”, ул. Пилотов, д. 38, представленную на соискание ученой Санкт-Петербург, 196210 степени доктора физико-математических тел. (812) 704-15-19 факс (812) 704-18-63 наук по специальности 01.02.05 – механика e-mail: info@spbguga.ru жидкости, газа и плазмы ______________ № ___________ На № __________ от___________ Диссертационная работа Яковенко С.Н. посвящена численному моделированию турбулентных процессов в стратифицированной жидкости с акцентом на влияние поверхностей раздела применительно к задачам аэромеханики окружающей среды.

Особое внимание в ней уделено обрушению внутренних волн, индуцированных препятствием в стратифицированной среде. Она имеет отношение, прежде всего, к фундаментальным проблемам гидрометеорологии. Проблематика диссертации находится в русле приоритетных направлений развития науки, технологий и техники РФ (п. 6. Рациональное природопользование) и связана с разработкой критических технологий РФ (19. Технологии мониторинга и прогнозирования состояния окружающей среды, предотвращения и ликвидации ее загрязнения). Поэтому данная работа, несомненно, является актуальной.

Научная новизна работы обоснована. Оппонент согласен с заявленными в диссертации пунктами. Однако ему особо хочется отметить следующие.

1.Критический обзор иерархии RANS – моделей с акцентом на стратифицированные жидкости.

2.В рамках VOF и с помощью континуальной модели поверхностного натяжение адекватное воспроизведение эволюции неустойчивости Рэлея-Тейлора (НРТ) на поверхности раздела несмешивающихся текучих сред, в том числе «вода-воздух», «водабензол».

3.Расширение диапазона чисел Рейнольдса (до 4000) прямого численного моделирования (DNS) обрушения внутренних волн, генерируемых препятствием в устойчиво стратифицированном течении.

4.Квазистационарность турбулентной зоны обрушения волн с балансом порождения сдвигом, адвекции и диссипации энергии турбулентности.

Практическая значимость работы связывается с применением развитых подходов и полученных результатов к задачам аэромеханики окружающей среды.

Апробация работы впечатляющая по сегодняшним меркам, а именно: 29 статьи в высокорейтинговых переводимых за рубежом журналах (ТВТ, ПМТФ, Физика атмосферы и океана, Теплофизика и аэромеханика, МЖГ и др.). Особо следует указать sна публикации в зарубежных журналах: Wind and Structures, Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, Computational Fluid Dynamics, Engineering Thermophysics, Numerical Heat Transfer, Computational Thermal Science, Fluid Mechanics (2!!!). Хотелось бы подчеркнуть, что высокий международный уровень профессионального ученого, определяемый его публикациями, несомненен. Публикации охватывают 26 летний (четверть века) период, позволяют судить о диссертанте по его авторитетным соавторам, в числе которых наш замечательный турбуленщик А.Ф.Курбацкий и выдающийся гидромеханик современности, «живой» классик Ян Кастро.

Диссертация живописует картину, написанную жирными, крупными мазками. Всего выделено четыре краски – раздела (почти флаг). Структура состоит из оглавления, введения, четырех глав, заключения и списка литературы из 375 наименований (340 стр текста). Введение на 14 стр. выходит за рамки непосредственно введения, акцентируя внимание на иерархии подходов к моделированию турбулентности. Первая глава (60 стр.) посвящена методам расчета турбулентных стратифицированных течений, концентрируясь на RANS подходах. Вторая глава на 85 стр. содержит RANS-расчеты стратифицированных течений струйного и канального типа. Третья глава (41 стр.) представляет методологию расчета и результаты моделирования ламинарных течений с поверхностью раздела в рамках VOF подхода с использованием континуальной модели поверхностного натяжения (CSF). Четвертая глава (102 стр.) содержит результаты DNS и LES моделирования внутренних волн с конвективным опрокидыванием, генерируемым двумерным препятствием в устойчиво стратифицированном потоке с постоянными скоростью и градиентом плотности на входе. Заключение на трех страницах суммирует выводы по работе.

Представленная диссертационная работа, судя по перечисленным фрагментам и их удельному весу, довольно объемная и информативная. Фундаментальное начало в ней превалирует над прикладными аспектами, хотя не скажешь, что в ней велик масштаб методического анализа. Общее впечатление от работы Яковенко С.Н., в целом, положительное. Однако, “пища” для ее обсуждения имеется.

Несколько слов о концептуальной обоснованности работы и о ее месте в спектре работ данного профиля. Моделирование турбулентности представляет нерешенную проблему 20 века, перекочевавшую в 21 век. Известно изречение, приписываемое Дж.





Лайтхиллу, что моделирование турбулентности – это кладбище, на которой каждая новая модель заполняет очередную могилу. Кажется, Теодор фон Карман сказал, что, когда он предстанет перед творцом, то первое, о чем его спросит, будет турбулентность. Кстати, один из основоположников квантовой механики Вернер фон Гейзенберг начинал учиться у Людвига Прантдля теории турбулентного пограничного слоя, но посчитал ее менее перспективной, чем квантовую механику. Таким образом, раздел гидромеханики, связанный с турбулентностью, не теряет злободневности.

Диссертация С.Н. Яковенко в спектре тематических блоков турбулентности ориентирована на стратифицированные течения, причем поскольку автор формировался в научной школе профессора А.Ф.Курбацкого и поэтому понятен его интерес, прежде всего, к проблемам, имеющим отношение к аэромеханике окружающей среды. Впрочем, и здесь существует область, в которую автор не затронул, а именно: статистические модели атмосферной турбулентности (представленные в известной монографии А.С.Монина и А.М.Яглома). Также в этом ключе занимался моделированием стратифицированных океанических течений Б.А. Коловандин.

Моделирование крупными вихрями (LES) в приложении к стратифицированным морским течениям рассматривалось И.В. Ткаченко в докторской диссертации, защищенной в 2012 году в СПбГМТУ. Цикл расчетных работ по обтеканию кругового цилиндра и сферы стратифицированной жидкостью выполняется на протяжении более, чем двадцати лет в ИАвП РАН под руководством чл.-корр. РАН В.Гущина. Как уже отмечалось, большую роль в формировании вектора исследований, осуществленных в диссертации, сыграло сотрудничество автора с профессором Я.Кастро из университета в Саутгемптоне.

Говоря об экспериментальных исследованиях турбулентных стратифицированных течений, нельзя не упомянуть Д.Ю.Чашечкина из ИПМ РАН, однако пересечений с ним в данной работе не отмечается.

Работа С.Н.Яковенко выстроена нетривиально. Казалось бы, следовало в работе по численному моделированию уделить внимание численным методам, проанализировать состояние моделирования известными пакетами прикладных программ (Fluent, CFX, Star CCM, Open FOAM и др.). Однако методы «спрятаны» в главах, а о пакетах вообще ничего не говорится. Тем не менее, работа довольно четко выстроена, хотя и не без вопросов.

Блестящий, глубокий обзор RANS – моделей, хотя и не претендует на исчерпывающую полноту (об этом несколько позже), тем не менее дает физическое обоснование полуэмпирических турбулентных моделей стратифицированных течений, в том числе примененных в данной работе. Следующий блок посвящен использованию моделей для типовых двумерных течений. За ним акцент делается на поверхности раздела сред (в нет уже нет RANS), на НРТ и завершает работу огромная столистная глава расчета обрушения внутренних волн с помощью DNS и LES. Можно и, скорее всего, должно интерпретировать такое построение, как применение надлежащего инструмента для описания интересующих особенностей течения.

Предваряя критические заметки, хотелось бы выделить несколько наиболее значительных выводов данного исследования.

в частности, что модифицированная модель второго порядка

1.Показано, воспроизводит (в отличие от k- модели с алгебраическими выражениями для корреляций второго порядка) противоградиентный характер турбулентных потоков тепла и импульса, наблюдаемый в устойчиво стратифицированном течении в канале со свободной поверхностью.

2. Показано, что при небольшом перепаде плотности на нелинейном этапе наблюдаются эффекты вторичной неустойчивости Кельвина–Гельмгольца (НКГ) с грибовидными структурами, а при большом перепаде плотности более плотная среда тонкими струями проникает глубоко вниз между толстыми колоннами менее плотной среды, поднимающимися вверх. Поверхностное натяжение приводит к демпфированию развития неустойчивости и препятствует искажению (фрагментации) поверхности раздела.

По диссертации следует сделать ряд замечаний, позиционированных как по главам, так и ко всей работе в целом.

первой главе, посвященной методам расчета турбулентных

1.По стратифицированных течений, хотелось бы уточнить, почему нет детального рассмотрения граничных условий для типовых расчетных областей (проточные границы, твердая стенка, наличие вдува-отсоса). Рассмотрение пристеночных функций в последующих расчетных главах могло быть более аргументированным и обоснованным.

2.По второй главе два существенных замечания.

2.1.При рассмотрении обтекания квадратного препятствия автор считает возможным (даже аргументирует свое решение ссылкой) использовать для аппроксимации конвективных членов противопоточные односторонние разности.

При этом он считает, что эффекты схемной диффузии подавляются на сетке с мелким шагом. Такая трактовка несправедлива. В 80-х годах вопрос об искусственной схемной вязкости при расчете отрывных течений (с замкнутыми линиями тока) стоял исключительно остро и было доказано, что схемы первого порядка индуцируют численную диффузию с коэффициентом, зависящим не только от шага сетки, но и от угла наклона вектора локальной скорости к сеточным линиям.

Исаев С.А. О влиянии аппроксимационной вязкости при расчете турбулентных течений с циркуляционными зонами // Инженерно-физический журнал. 1985. Т.48. №6. С. 918-921.

Белов И.А., Исаев С.А., Ништ М.И., Судаков А.Г. Влияние физической и схемной вязкости при расчете ближнего следа // Инженерно-физический журнал, 1986. Т.50. №3. С. 390-396.

Белов И.А., Исаев С.А., Коробков В.А. Задачи и методы расчета отрывных течений несжимаемой жидкости // Л.: Судостроение, 1989. 256с.

Исаев С.А., Усачов А.Е. Численное моделирование отрывных течений в задачах внутренней аэродинамики // Промышленная аэродинамика. М.: Машиностроение, вып.4(36). 1991. С. 43-75.

Избежать влияния схемной вязкости оказалось возможным либо подстраивая схему под сетку (скошенные разности Рейтби), либо повышая порядок аппроксимации (вот когда прорезался интерес к квадратичной противопоточной схеме Леонарда). Ложная диффузия не только оказалась существенно больше турбулентной, но и способствовала замедлению циркуляционного течения. Ярким примером экранирующего воздействия схемной вязкости по отношению к вихревой вязкости является статья Поупа и Уайтлоу в J.Fluid Mech., где они сравнивали несколько моделей турбулентности на задаче обтекания диска и не получили различия между моделями как раз из-за применения противопоточной схемы с односторонними разностями.

2.2.Применение конечных разностей вместо конечных объемов при дискретизации задачи выглядит архаичным. В пакетах прикладных программ давно помимо конечно-объемного алгоритма применяется схемы в приращениях, а также регуляризация, препятствующая появлению отрицательных коэффициентов.

Кстати, тогда исчезнут и ложные осцилляции при использовании схемы Леонарда.

Исаев С.А., Баранов П.А., Усачов А.Е. Многоблочные вычислительные технологии в пакете VP2/3 по аэротермодинамике. LAP LAMBERT Academic Publishing. Саарбрюкен, 2013. 316с.

3.К третьей главе хотелось бы адресовать замечание о наличии прототипов.

Технология VOF давно развивается и является объектом внимания многих исследовательских групп. Хотелось бы обратить внимание автора на работы питерской политеховской школы.

Храбрый А.И., Смирнов Е.М., Зайцев Д.К. Влияние модели турбулентности на результаты расчета обтекания препятствия потоком воды после обрушения дамбы // Научно-технические ведомости СПбГПУ.

2013. №1(65). С.182-187.

Храбрый А.И., Зайцев Д.К., Смирнов Е.М. Численное моделирование течений со свободной поверхностью на основе VoF // Труды ЦНИИ им.акад.А.Н.Крылова (Труды Крыловского государственного научного центра). 2013. Вып.78 (362). С.53-64.

4.К 4 главе и отчасти к предыдущим главам. Визуализация результатов могла быть более богатой и системной. Это касается цвета, картин растекания обмазок», трассеров, показывающих трехмерные вихревые структуры, аналога датчиков и др.

Сделанные замечания не умаляют достоинств диссертации. Работа С.Н.Яковенко весьма содержательная, опирается на разнообразные эксперименты. Достоверность численных прогнозов обусловливается приемлемым согласованием с многочисленными экспериментальными результатами.

Автореферат соответствует диссертации и достаточно полно отражает ее содержание.

Несмотря на сделанные замечания, представленная диссертационная работа является законченным научным исследованием, представляющим крупный вклад в раздел механики жидкости и газа, связанный с моделированием турбулентных стратифицированных течений. Выполненная работа удовлетворяет требованиям, предъявляемым ВАК России к докторским диссертациям, а ее автор Яковенко С.Н.

достоин присвоения ему ученой степени доктора физико-математических наук по специальности 01.02.05 – механика жидкости, газа и плазмы.

Профессор кафедры механики С.А.Исаев Санкт-Петербургского государственного университета гражданской авиации, заведующий лабораторией фундаментальных исследований, д.ф.-м.н., проф.

Подпись профессора Исаева С.А. заверяю





Похожие работы:

«ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ВОЗДУШНОГО ТРАНСПОРТА ДАЛЬНЕВОСТОЧНОЕ МЕЖРЕГИОНАЛЬНОЕ ТЕРРИТОРИАЛЬНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ВОЗДУШНОГО ТРАНСПОРТА Приложение № 1 К приказу Дальневосточного МТУ ВТ Росавиации от,,29,,_07_2014г. № 229 СВОДНЫЙ АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ПОЛЕТОВ В АВИАПРЕДПРИЯТИЯХ, ПОДКОНТРОЛЬНЫХ ДАЛЬНЕВОСТОЧНОМУ МЕЖРЕГИОНАЛЬНОМУ ТЕРРИТОРИАЛЬНОМУ УПРАВЛЕНИЮ ВОЗДУШНОГО ТРАНСПОРТА, В ПЕРВОМ ПОЛУГОДИИ 2014 ГОДА г. Хабаровск № Содержание Стр. п/п Приказ Дальневосточного межрегионального территориального...»

«Утвержден ВЕКМ.413311.004 ПС-ЛУ Газоанализаторы ИНФРАКАР М ПАСПОРТ ВЕКМ.413311.004 ПС Москва СОДЕРЖАНИЕ 1. ВВЕДЕНИЕ 3 2. НАЗНАЧЕНИЕ ПРИБОРА 3 3. ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ 5 4. КОМПЛЕКТНОСТЬ ПОСТАВКИ 5 5. УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ 6 6. ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ 8 7. УКАЗАНИЯ МЕР БЕЗОПАCHОСТИ 8 8. ПОДГОТОВКА ПРИБОРА К РАБОТЕ 8 9. ПОРЯДОК РАБОТЫ 9 10. ОБСЛУЖИВАНИЕ ПРИБОРА 10 11 ВОЗМОЖНЫЕ НЕИСПРАВНОСТИ И СПОСОБЫ ИХ УСТРАНЕНИЯ 10 12. ПОВЕРКА ПРИБОРА 11 13. ПРАВИЛА ХРАНЕНИЯ И...»

«Ткаченко Елена Владимировна НЕКОТОРЫЕ ОСОБЕННОСТИ ДОГОВОРА ОБ ОКАЗАНИИ УСЛУГ ПО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ ИНФРАСТРУКТУРЫ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА ОБЩЕГО ПОЛЬЗОВАНИЯ Статья раскрывает особенности правовой природы, предмета, порядка заключения, исполнения договора об оказании услуг по использованию инфраструктуры железнодорожного транспорта общего пользования. Также выявлена и представлена характеристика правового статуса владельца инфраструктуры и перевозчика, показано взаимодействие между...»

«ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ В.В. Джура ПРАВОВЫЕ АКТЫ ОРГАНОВ СУДЕБНОЙ ВЛАСТИ Иркутск 2013 УДК 347.91 ББК 67.410 Д 42 Печатается по решению ученого совета Иркутского государственного университета путей сообщения Рецензенты: М.Г. Тирских, кандидат юридических наук, доцент кафедры международного права и сравнительного правоведения Юридического института ИГУ; А.А. Тюкавкин-Плотников, кандидат юридических наук, доцент...»

«Май-июнь ’2014 ВЕСТИ ГИПРОДОРНИИ • ЕЖЕМЕСЯЧНОЕ КОРПОРАТИВНОЕ ИЗДАНИЕ ОАО «ГИПРОДОРНИИ»• В ЭТОМ НОМЕРЕ: НОВАЯ РЕДАКЦИЯ ТРАНСПОРТНОЙ СТРАТЕГИИ РОССИИ ДО 2030 ГОДА Стр.5 ГИПРОДОРНИИ: НОВОЕ НА ФЕДЕРАЛЬНОЙ АВТОМАГИСТРАЛИ М-4 «ДОН» Стр.7 8 ОТРАСЛЕВЫЕ ВЫСТАВКИ Стр.17-19 •WWW.GIPRODOR.RU • НОВОСТИ ОТРАСЛИ поблагодарил ветеранов за героические подвиги и ПАМЯТЬ ДОРОЖНИКОВ ПОЧТИЛИ огромную работу, проделанную в непростые послевоенные годы. ОАО «ГИПРОДОРНИИ» в 7 мая 2014 года сразу на двух площадках около...»





 
2016 www.os.x-pdf.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Научные публикации»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.