КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 22-29-00224
НазваниеДинамика взаимодействующих турбулентных струй в замкнутых помещениях: влияние низкочастотных автоколебаний на параметры теплового комфорта
Руководитель Иванов Николай Георгиевич, Кандидат физико-математических наук
Организация финансирования, регион федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого" , г Санкт-Петербург
Конкурс №64 - Конкурс 2021 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами»
Область знания, основной код классификатора 09 - Инженерные науки; 09-201 - Процессы тепло- и массообмена
Ключевые слова численное моделирование, вихреразрешающие подходы, турбулентность, автоколебания, плавучие струи, системы вентиляции и кондиционирования, системы жизнеобеспечения
Код ГРНТИ67.53.25, 44.31.03, 30.17.53
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Проект направлен на получение фундаментальных знаний о влиянии крупномасштабных низкочастотных колебаний турбулентных струй вентиляционного типа на характеристики теплового комфорта. В ходе выполнения проекта будет решаться научная проблема обоснования адекватной оценки локальных и интегральных характеристик воздухораспределения в помещении при наличии существенного взаимодействия турбулентных струй, а также поиска возможностей обеспечения надлежащего уровня комфорта путем управления динамикой турбулентных струй, взаимодействующих в ограниченном пространстве. Метод решения поставленных задач – численное моделирование турбулентных течений на основе трехмерных нестационарных уравнений движения и теплопереноса. Для моделирования турбулентности будут применяться как обладающий высокой точностью вихреразрешающий подход – метод моделирования крупных вихрей (LES), так и предназначенный для использования в инженерной практике метод решения осредненных по Рейнольдсу уравнений Навье-Стокса (RANS) в стационарной и нестационарной постановке.
Выполненные в последние годы прикладные работы, направленные на оценку различных аспектов работы систем вентиляции и жизнеобеспечения, выявили фундаментальную проблему: наличие множественных струй создает предпосылки для развития автоколебательных режимов течения, однако до настоящего времени возможное влияние низкочастотных автоколебаний на вентиляционные течения и параметры теплового комфорта во внимание не принималось: задачи решались в стационарной постановке. Методика применения вихреразрешающих подходов к расчету вентиляционных течений в условиях автоколебательных режимов к настоящему времени также не отработана. Указанные факторы определяют научную новизну проекта.
Актуальность проекта обусловлена тем, что эффективность вентиляции замкнутых помещений, уровня комфорта и безопасности находящихся в помещениях людей, напрямую зависит от уровня крупномасштабных пульсаций, порождаемых при этом взаимодействии. Разработанные в результате выполнения проекта методики численного моделирования изотермических и неизотермических струй в режиме автоколебаний будут полезны при оценке работоспособности и эффективности разрабатываемых систем вентиляции и жизнеобеспечения жилых и производственных помещений как в штатных условиях, так и в аварийных ситуациях, в том числе при распространении вредных примесей в случае террористических актов или техногенных катастроф. Накопленные данные позволят произвести оценку условий, при которых в рассматриваемом диапазоне определяющих параметров формируются автоколебательные режимы, а также найти возможные пути управления автоколебаниями.
В ходе работы над проектом будут выполнены серии тестовых и исследовательских расчетов на основе метода моделирования крупных вихрей (LES) и на основе решения нестационарных уравнений Рейнольдса (URANS), направленные как на отработку применения вихреразрешающих методов при развитии низкочастотных автоколебательных режимов течения, так и на выявление условий формирования крупномасштабных автоколебаний в струйных течениях вентиляционного типа и оценку вклада низкочастотных автоколебаний в величину теплового комфорта для тестовых и приближенных к реальным конфигураций.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Публикации
1.
Иванов Н.Г., Засимова М.А., Степашева Е.Д., Кудрявцева В.В.
CFD modeling of a self-oscillatory airflow regime in the test ventilated room with plane supply opening
E3S Web of Conferences, том 356, 04020 (год публикации - 2022)
10.1051/e3sconf/202235604020
2. Иванов Н.Г., Засимова М.А., Кудрявцева В.В., Степашева Е.Д. Стационарные и автоколебательные режимы истечения плоской воздушной струи в ограниченное пространство: перспективы управления теплоотдачей XVI Минский международный форум по тепло- и массообмену. Тезисы докладов и сообщений. Дополнительный выпуск., с. 19-23 (год публикации - 2022)
3. Степашева Е.Д., Засимова М.А., Подмаркова А.Д., Иванов Н.Г. Вихреразрешающее моделирование турбулентного течения и теплообмена при распространении плоской воздушной струи в ограниченном пространстве Тезисы докладов Всероссийской конференции с элементами научной школы для молодых ученых XXXVIII Сибирский теплофизический семинар, посвященный 65-летию Института теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН, 29–31 августа 2022, Новосибирск, Россия, с. 236 (год публикации - 2022)
4. Степашева Е.Д., Засимова М.А., Подмаркова А.Д., Иванов Н.Г. Вихреразрешающее моделирование автоколебаний плоской воздушной струи, распространяющейся в ограниченном пространстве XXVI Всероссийский семинар с международным участием по струйным, отрывным и нестационарным течениям: Материалы докладов. Санкт-Петербург, 27 июня - 1 июля 2022 года., с. 175-176 (год публикации - 2022)
5. Степашева Е.Д., Засимова М.А. Численное исследование автоколебаний при истечении плоской неизотермической воздушной струи в ограниченное пространство Неделя науки ФизМех: сборник аннотаций докладов Всероссийской научной конференции, 4-9 апреля 2022 г., с. 58 (год публикации - 2022)
6. Степашева Е.Д., Засимова М.А. Численное исследование автоколебаний при истечении плоской неизотермической воздушной струи в ограниченное пространство Неделя науки ФизМех: сборник статей Всероссийской научной конференции, 4-9 апреля 2022 г., с. 294–296 (год публикации - 2022)
Публикации
1. Засимова М.А., Красикова А.Д. Регулирование автоколебаний турбулентной струи, распространяющейся в узкой прямоугольной полости XХIII Зимняя школа по механике сплошных сред Пермь, 13 – 17 февраля 2023г. Тезисы докладов, с. 120 (год публикации - 2023)
2. Степашева Е.Д., Засимова М.А., Иванов Н.Г. Численное исследование автоколебаний плоской воздушной струи, распространяющейся в ограниченном пространстве XХIII Зимняя школа по механике сплошных сред Пермь, 13 – 17 февраля 2023г. Тезисы докладов, с. 323 (год публикации - 2023)
3. Красикова А.Д., Засимова М.А. Численное исследование автоколебаний турбулентной струи, распространяющейся в узкой прямоугольной полости Проблемы газодинамики и тепломассообмена в энергетических установках: Тезисы докладов XXIV Школы-семинара молодых ученых и специалистов под руководством акад. РАН А.И. Леонтьева, с. 110–111 (год публикации - 2023)
4. Степашева Е.Д., Засимова М.А., Иванов Н.Г. Исследование влияния числа приточных струй, подаваемых в вентилируемое помещение, на развитие автоколебательного режима Проблемы газодинамики и тепломассообмена в энергетических установках: Тезисы докладов XXIV Школы-семинара молодых ученых и специалистов под руководством акад. РАН А.И. Леонтьева, с. 106–107 (год публикации - 2023)
5. Степашева Е.Д., Засимова М.А. Численное моделирование автоколебательного режима течения при подаче плоской струи воздуха в тестовое вентилируемое помещение Неделя науки ФизМех: сборник аннотаций докладов Всероссийской научной конференции, 3-7 апреля 2023 г., с. 69-70 (год публикации - 2023)
6. Засимова М.А., Иванов Н.Г., Красикова А.Д., Степашева Е.Д. Оценка возможностей управления автоколебательным режимом струйного течения, развивающегося в ограниченном пространстве Тепломассообмен и гидродинамика в закрученных потоках: тезисы докладов IX Международной конференции [Электронный ресурс], c. 50-52 (год публикации - 2023)
7. Степашева Е.Д., Засимова М.А. Численное моделирование автоколебательного режима течения при подаче плоской струи воздуха в тестовое вентилируемое помещение Неделя науки ФизМех: сборник материалов Всероссийской научной конференции, 3-7 апреля 2023 г., с.127-130 (год публикации - 2023)
8. Иванов Н.Г., Засимова М.А., Степашева Е.Д. Effect of self-oscillations developed in airflow on thermal comfort in ventilated spaces Proceedings of Healthy Buildings 2023 Asia and Pacific Rim, July 17-19, 2023, Tianjin, China., 10545, p.1-8 (год публикации - 2023)
9. Засимова М.А., Красикова А.Д., Иванов Н.Г. Управление автоколебаниями круглой турбулентной струи, распространяющейся в узкой прямоугольной полости Теплофизика и аэромеханика (год публикации - 2024)
10. Степашева Е.Д., Засимова М.А., Иванов Н.Г. Исследование условий формирования автоколебательного режима течения при подаче плоской струи воздуха в ограниченное пространство Сборник тезисов докладов XIII Всероссийского съезда по теоретической и прикладной механике. Том 2. (год публикации - 2023)
11. Иванов Н.Г., Засимова М.А., Подмаркова А.Д. Оценка параметров теплового комфорта при автоколебаниях струй в вентилируемых помещениях Сбрник тезисов Международной научной конференции "Теоретические и прикладные задачи конвективного тепломассопереноса" (год публикации - 2023)