Статья

Название статьи ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПАКЕТА OPENFOAM ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ШУМОВЫХ ХАРАКТЕРИСТИК МОРСКОГО ПОДВОДНОГО ОБЪЕКТА
Автор Б.Д. Аминев, С.К. Данилова
Рубрика РАЗДЕЛ II. МОРСКАЯ РОБОТОТЕХНИКА
Месяц, год 01, 2015
Индекс УДК 519.876.2: 519.876.5
DOI
Аннотация Рассматривается методика работы со свободно распространяемым пакетом вычислительной гидродинамики OpenFOAM, предоставляющим мощный набор утилит для проведения гидро- и аэродинамических экспериментов по моделированию взаимодействия среды с объектом исследования. Рассматривается как общий подход к проведению подобного рода экспериментов, так и пример его применения к задаче исследования шумности морских подводных объектов (эргатических и роботехнических комплексов) при пространственном маневрировании. Это исследование призвано послужить оценкой успешности разрабатываемых алгоритмов малошумного маневрирования объекта и в перспективе стать альтернативой дорогостоящих ходовых испытаний, испытаний в аэродинамической трубе. Для достижения этой цели предлагается использовать богатые возможности утилит, подобных cavitatingFoam, cavitatingDyMFoam, interPhaseChangeFoam вкупе с интеграцией кода библиотеки OpenFOAM с разрабатываемыми авторами алгоритмами управления движением морского подводного объекта. Предлагаются подходы к такой интеграции, некоторые из которых уже реализованы коллективом. Также уделено внимание богатым возможностям открытого пакета ParaView, поставляемого вместе с дистрибутивом OpenFOAM, по визуализации результатов моделирования движения потока жидкости и влияния среды на объект, которые включают как создание трёхмерных отображений результатов экспериментов, потоков и завихрений, так и рассмотрение отдельно взятых срезов и генерацию анимаций. Рассмотрены возможности настройки эксперимента на OpenFOAM для автоматического построения визуализаций заданной структуры, поддерживаемых средствами FunctionObjects, позволяющих проводить постобработку результатов во время проведения моделирования. Рассмотрены возможности параллельного и распределенного моделирования с помощью OpenFOAM, позволяющие за счёт небольшого изменения в настройках эксперимента значительно сократить вычислительную нагрузку на отдельно взятую вычислительную машину и сократить время моделирования. Для этих целей OpenFOAM использует средства другого распространённого пакета с открытыми исходными кодами OpenMPI.

Скачать в PDF

Ключевые слова Морской подводный объект; малошумное маневрирование; OpenFOAM; стенд полномасштабного имитационного моделирования; технологии имитационного моделирования; имитационное моделирование.
Библиографический список 1. Liefvendahl1 M., Troлng C. Computation of Cycle-to-Cycle Variation in Blade Load for a Submarine Propeller, using LES // Second International Symposium on Marine Propulsors – smp’11 (15-17 June 2011, Hamburg, Germany). – Publisher: Institute for Fluid Dynamics and Ship Theory (FDS) – Hamburg University of Technology (TUHH), German Society for Maritime Technology (STG), 2011. – ISBN: 978-3-86342-236-3. – P. 515-521.
2. Zhi Shang, David R. Emerson, Xiaojun Gu. Numerical investigations of cavitation around a high speed submarine using OpenFOAM with LES // International Journal of Computational Methods. – 2012. – Vol. 9, No. 3. ISSN: 1793-6969 [14 pages]. – URL: http://www.worldscientific. com/doi/pdf/10.1142/S0219876212500405 (дата обращения 27.02.2015).
3. Zhi Shang. Numerical investigations of supercavitation around blunt bodies of submarine shape // Applied Mathematical Modelling. – 2013. – Vol. 37. – P. 8836-8845.
4. Hidalgo V. H., Luo1 X. W., Escaler X., Ji J., Aguinaga A. Numerical investigation of unsteady cavitation around a NACA 66 hydrofoil using OpenFOAM // 27th IAHR Symposium on Hydraulic Machinery and Systems (IAHR 2014) // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. – 2014. – Vol. 22.
5. Лобачев М.П. Возможности импортозамещения ПО для корабельной гидродинамики // Петербургский Международный инновационный форум. – СПб., 2014. – URL: http://www.csr-
nw.ru /upload/file_content_1373.pdf (дата обращения 27.02.2015).
6. OpenFOAM. – URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/OpenFOAM (дата обращения 27.02.2015).
7. OpenFOAM. – URL: http://www.openfoam.com (дата обращения 27.02.2015).
8. Unofficial OpenFOAM wiki. – URL: https://openfoamwiki.net/index. php/Main_Page (дата обращения 27.02.2015).
9. The OpenFOAM Extend Project. – URL: http://www.extend-project.de/. (дата обращения 27.02.2015).
10. ParaView. – URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/ParaView (дата обращения 27.02.2015).
11. ParaView. – URL: http://www.paraview.org/ (дата обращения 27.02.2015).
12. Смирнов Е.М., Зайцев Д.К. Метод конечных объемов в приложении к задачам гидрогазодинамики и теплообмена в областях сложной геометрии // Научно-технические ведомости. – 2004. – № 2. – С. 70-81.
13. Finite volume method. – URL: http://en.wikipedia.org/wiki/ Finite_volume_method (дата обращения 27.02.2015).
14. STL (формат файла). – URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/STL_ (формат_файла) (дата обращения 27.02.2015).
15. Stereolithography. – URL: https://en.wikipedia.org/wiki/ Stereolithography (дата обращения 27.02.2015).
16. OpenMPI. – URL: http://en.wikipedia.org/wiki/Open_MPI (дата обращения 27.02.2015).
17. Open MPI: Open Source High Performance Computing. – URL: http://www.open-mpi.org/ (дата обращения 27.02.2015).
18. Message Passing Interface. – URL: http://en.wikipedia.org/wiki/ Message_Passing_Interface (дата обращения 27.02.2015).
19. Thomas Ponweisera, Peter Stadelmeyera, Tomбš Karбsekb. Fluid-Structure Simulations with OpenFOAM for Aircraft Designs // Partnership for Advanced Computing in Europe // URL:
http://www.prace-ri.eu/IMG/pdf/wp172.pdf (дата обращения 27.02.2015).
20. Fluid-structure interaction. – URL: http://en.wikipedia.org/wiki/Fluid%E2%80%93structure_ interaction (дата обращения 27.02.2015).

Comments are closed.