Papers by Dmytro Redchyts
Transport Problems/Problemy Transportu, Mar 30, 2024
Based on the analysis of typical operating modes of modern high-speed trains and transport aircra... more Based on the analysis of typical operating modes of modern high-speed trains and transport aircraft, the influence of various schemes of surface relief modification and blowing through it on aerodynamic drag has been thoroughly investigated. A set of several schemes of the combined effect of these two factors is proposed to create an easy-to-use, cheap-to-produce streamlined surface of the desired structure with a reliable and controllable effect of active influence on aerodynamic drag reduction. The potential effect of reducing aerodynamic drag has been verified by numerical and Particle Image Velocimetry experimental modeling. The proposed technological innovations are encouraging and relevant; by reducing energy costs, they increase the commercial and environmental attractiveness of their implementation.
Prace Instytutu Lotnictwa/Transactions on Aerospace Research, Mar 1, 2024
Žurnal nano- ta elektronnoï fìziki, 2024
AIAA journal/AIAA journal on disc, May 13, 2024
Fluid dynamics & materials processing, 2020
A method to evaluate the properties of turbulent flow in proximity to the vehicle and close to th... more A method to evaluate the properties of turbulent flow in proximity to the vehicle and close to the ground surface has been elaborated. Numerical simulations have been performed on the basis of the Unsteady Reynolds-averaged Navier-Stokes equations (URANS) written with respect to an arbitrary curvilinear coordinate system. These equations have been solved using the Spalart-Allmaras differential one-parametric turbulence model. The method of artificial compressibility has been used to improve the coupling of pressure and velocity in the framework of a finite volume approach. Timeaveraged distributions of pressure fields, velocity components, streamlines in the entire area and near the tractor-trailer, as well as integral and distributed characteristic parameters (such as coefficients of pressure, friction and drag force) are presented. According to our results, the turbulent flow accelerates in the area of the tractor cabin and in the gap between surfaces. Above the driver's cabin, a pressure drop occurs due to a sharp acceleration of flow in this area. Downstream, pressure is restored and becomes almost constant in proximity to the edge of the trailer. The dimensions of the separation area exceed the length of the transport system several times. Though agreement with experimental results is relatively limited due to the two-dimensional nature of the numerical simulations, the present approach succeeds in identifying the main physical effects involved in the considered dynamics. It might be used in future studies for initial approximate assessments of the influence of the vehicle shape on its aerodynamic characteristics.
Космічна наука і технологія, 2021
ЧИСЕЛЬНЕ МОДЕЛЮВАННЯ НЕСТАЦІОНАРНИХ ПОТОКІВ ХОЛОДНОЇ ПЛАЗМИ ПРИ РОБОТІ ПЛАЗМОВОГО АКТУАТОРА В роб... more ЧИСЕЛЬНЕ МОДЕЛЮВАННЯ НЕСТАЦІОНАРНИХ ПОТОКІВ ХОЛОДНОЇ ПЛАЗМИ ПРИ РОБОТІ ПЛАЗМОВОГО АКТУАТОРА В роботі розглядається чисельне моделювання нестаціонарних потоків холодної плазми. Низькотемпературна нерівноважна ідеальна плазма формується при взаємодії плазмового актуатора з повітряним середовищем. Для опису поведінки низькотемпературної плазми розроблено математичну модель, яка базується на нестаціонарних рівняннях, що описують динаміку заряджених частинок, і рівняннях електродинаміки плазми. В роботі розглядається 14 видів частинок: метастабільні і збуджені атоми азоту і кисню, позитивні і негативні іони, електрони і атомарний кисень. Розглянуто об'ємні та поверхневі хімічні реакції, котрі описують процеси у бар'єрному розряді, що протікають над поверхнею діелектрика. Для нестаціонарних рівнянь динаміки плазми розроблено неявний чисельний алгоритм з підітераціями за псевдочасом, який базується на скінченно-об'ємному підході. Рівняння для електростатичного потенціалу з джерельними членами розв'язувались за допомогою методу мінімізації узагальненої нев'язки з неповним LU-передзумовлюванням. В нестаціонарних рівняннях для щільності частинок плазми апроксимація дрейфових похідних здійснювалася за допомогою схеми TVD з функцією-обмежувачем MinMod. Похідні в рівнянні для електричного потенціалу розраховувалися за допомогою скінченнооб'ємних співвідношень з урахуванням протипотокової апроксимації значень концентрації заряджених частинок плазми. Отримано чисельні результати зародження, розвитку та руйнування стримера при діелектричному бар'єрному розряді. Проаналізовано нестаціонарні характеристики плазми в області над діелектричною поверхнею, включаючи розподіл щільності частинок, електричного потенціалу та складових сили Лоренца. Результати чисельного моделювання нестаціонарних потоків низькотемпературної плазми добре узгоджуються з наявними експериментальними даними.
Prikladnì pitannâ matematičnogo modelûvannâ, 2018
Институт транспортных систем и технологий НАН Украины С.В. МОИСЕЕНКО Херсонский национальный техн... more Институт транспортных систем и технологий НАН Украины С.В. МОИСЕЕНКО Херсонский национальный технический университет МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ДОЗВУКОВОГО ТУРБУЛЕНТНОГО ОБТЕКАНИЯ КОЛЕБЛЮЩЕГОСЯ ПРОФИЛЯ NACA 0015 Представлены результаты расчетов осциллирующего профиля NACA 0015 для трех режимов течения: слабый отрыв потока, соответствующий среднему углу атаки 4°; развитый отрыв-11° (докритическое обтекание профиля); массивный отрыв-15° (закритическое обтекание профиля). Для численного моделирования обтекания осциллирующего профиля применяются осредненные по Рейнольдсу нестационарные уравнения Навье-Стокса несжимаемой жидкости, замкнутые однопараметрической моделью турбулентной вязкости. Разработанный неявный конечно-объемный численный алгоритм базируется на методе искусственной сжимаемости модифицированный для расчета нестационарных задач. Анализируются полученные поля завихренности, мгновенные линии тока, гистерезисные кривые нестационарных аэродинамических нагрузок профиля для трех характерных режимов обтекания. Разработанная методика позволяет воспроизводить структуру нестационарного отрывного обтекания осциллирующего профиля. Различия в аэродинамических характеристиках стационарного и осциллирующего профилей при одних и тех же углах атаки хорошо согласуются с экспериментальными данными. Сравнение результатов расчетов обтекания колеблющегося профиля с экспериментальными данными и известными расчетами других авторов показало преимущество модели турбулентности SALSA по сравнению с другими тестируемыми моделями, особенно при наличии массивного отрыва потока. Ключевые слова: колеблющийся аэродинамический профиль, уравнения Навье-Стокса, модель турбулентности, отрыв потока. Д.О. РЕДЧИЦЬ Інститут транспортних систем і технологій НАН України С.В. МОІСЕЄНКО Херсонський національний технічний університет МАТЕМАТИЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ ДОЗВУКОВОГО ТУРБУЛЕНТНОГО ОБТІКАННЯ ПРОФІЛЮ NACA 0015, ЩО КОЛИВАЄТЬСЯ Представлено результати розрахунків профілю NACA 0015, що коливається, для трьох режимів течії: слабкий відрив потоку, що відповідає середньому куту атаки 4°; розвинений відрив-11° (докритичне обтікання профілю); масивний відрив-15° (закритичне обтікання профілю). Для чисельного моделювання обтікання профілю, що коливається, застосовуються осереднені за Рейнольдсом нестаціонарні рівняння Нав'є-Стокса нестисливої рідини, замкнуті однопараметричною моделлю турбулентної в'язкості. Розроблений неявний скінчено-об'ємний чисельний алгоритм базується на методі штучної стисливості, що модифікований для розрахунку нестаціонарних задач. Аналізуються отримані поля завихренности, миттєві лінії течії, гістерезисні криві нестаціонарних аеродинамічних навантажень профілю для трьох характерних режимів обтікання. Розроблена методика дозволяє відтворювати структуру нестаціонарного відривного обтікання профілю, що коливається. Відмінності в аеродинамічних характеристиках стаціонарного профілю і профілю, що
Energy Sources, Part A: Recovery, Utilization, and Environmental Effects
Fluid Dynamics & Materials Processing, 2019
A mathematical model for unsteady electro-and aerodynamic processes in the presence of a plasma a... more A mathematical model for unsteady electro-and aerodynamic processes in the presence of a plasma actuator has been elaborated through physical modeling of the dielectric barrier discharge. A specialized computational fluid dynamics package has been developed accordingly in order to calculate steady and unsteady laminar and turbulent flows. For the numerical simulation of the dielectric barrier discharge, in particular, two equations have been added to the Navier-Stokes equations and solved. They describe the distribution of the applied voltage and the charged particles density. The impact of the plasma actuator on air has been accounted for through the Lorentz force, included as a source term in the momentum balance equation. The system of governing equations for the considered hydrodynamics and electrodynamics has been written in an arbitrary curvilinear coordinate system in dimensionless form and integrated in the framework of a finite volume method. A TVD scheme with a third-order ISNAS flow limiter has been chosen for the convective terms approximation. The obtained block-matrix system of linear algebraic equations has been solved by the generalized minimal residual (GMRES) method with ILU(k) preconditioning. Using this approach, the occurrence of a propulsion force, emerging as a result of the action of plasma actuators on a cylinder in quiescent air, has been investigated. The possibility to mitigate the cylinder drag coefficient with the help of the plasma actuators, due to the ensuing suppression of the Karman vortex street, has been demonstrated.
Applied Questions of Mathematical Modeling, 2020
Journal of Marine Science and Engineering
The nonstationary separated incompressible flows around Darrieus and Savonius rotors of vertical-... more The nonstationary separated incompressible flows around Darrieus and Savonius rotors of vertical-axis wind turbines were investigated through computational simulation using the Reynolds averaged Navier–Stokes equations and Spalart–Allmaras turbulence model. The implicit finite-volume algorithm, the basis of which was artificial compressibility method, was chosen to obtain the numerical solution. The series of computational and physical experiments for Darrieus rotors with varied numbers and shapes of blades were performed. The detailed visualization of the flow was presented. The turbulent flows surrounding the Darrieus and Savonius rotors were studied, and as a part of these investigations, the major phases of vortex progress were identified. For this purpose, three series of computer tests on the aerodynamic and power properties of Savonius rotors with two and three buckets were performed, and their results are also presented. The influence of tip-speed ratio, solidity, and Reynol...
Springer International Publishing eBooks, Nov 26, 2022
Numerical modeling of multi-element airfoil's aerodynamics employs the Reynolds averaged Navi... more Numerical modeling of multi-element airfoil's aerodynamics employs the Reynolds averaged Navier-Stokes equations of incompressible environment, which are related via a single-parametric differential turbulence model by Spalart-Allmaras. The system of initial equations has been recorded with respect to an arbitrary curvilinear coordinate system. The pressure and velocity fields have been aligned by using an artificial compressibility method modified for calculating the nonstationary problems. The system of initial equations has been integrated numerically by applying a control volume method. The counter-flow Rogers-Kwak approximation has been used for convection flows, based on the Roe scheme of third-order accuracy. The turbulence models, in order to approximate the convection components, employed a TVD scheme with the third-order flow limiter ISNAS. The paper reports results from calculating a turbulent flow around a multi-element airfoil in a wide range of the angles of attack...
Processes of aerodynamics and dynamics are described by incompressible Reynolds averaged Navier-S... more Processes of aerodynamics and dynamics are described by incompressible Reynolds averaged Navier-Stokes equations and the equation of wind turbine rotation. Three one-equation turbulence models SA, SARC and SALSA are used. Incompressible Navier-Stokes equations were solved in time-accurate manner using the method of pseudocompressibility and Rogers-Kwak scheme. The finite-volume approach in generalized coordinates was used. Verification of the developed CFD algorithms and codes is carried out on the problems on flow around fixed and rotating cylinders. Comparison of turbulence models is given for a flow around the NACA 4412 airfoil. Instantaneous streamlines, vorticity fields and hysteresis of the unsteady aerodynamic characteristics are discussed for an oscillating NACA 0015 airfoil. It is shown that SALSA model demonstrates its advantages on massive flow separation and dynamic stall. Results of numerical simulation for wind turbine rotors with different geometrical characteristics and different number of blades are presented. Physical features of the flow near wind turbine blades, such as boundary layer separation and flow interactions between the blades are discussed.
System technologies
Aerodynamics occupies an important place in the design of high-speed ground transportation system... more Aerodynamics occupies an important place in the design of high-speed ground transportation systems. When a vehicle is moving at a speed above 500 km/h under atmospheric pressure, the main energy is spent to overcome the aerodynamic drag. Creating a rarefied atmosphere inside a sealed pipe in order to significantly reduce energy loss is one of the key ideas of the HYPERLOOP project [1].The paper assesses the aerodynamic and thermal loads on the HYPERLOOP capsule fuselage in a partly evacuated tube based on the numerical solution of the Navier-Stokes equations of compressible flow closed by a differential turbulence model [2-4]. Numerical modeling was carried out with the help of the computational fluid dynamics software developed by the scientific researchers of the Institute of Transport Systems and Technologies of the National Academy of Sciences of Ukraine [5].It was shown that even under conditions of low air pressure in a partly evacuated tube the high-speed movement of the HYPE...
System technologies
Analysis of recent research and publications. It is known that the presence near the body of anot... more Analysis of recent research and publications. It is known that the presence near the body of another body or a solid wall in a flow can significantly change both the overall flow pattern and the aerodynamic characteristics of bodies in a group. Studies of the interaction of bodies in the flow are conducted for a long time. In [6], the results of a study of changes in the overall flow pattern and the form of interaction of vortices behind tandem-arranged circular cylinders are presented. Further, experimental studies of the flow around a group consisting of two cylinders were aimed at classifying flow patterns depending on the position of the group in the flow, the distance between the cylinders and the Reynolds number [1, 2, 9]. A rather complete identification and classification of the pattern of flow was performed in [6, 7]. Studies on the classification and analysis of flow patterns are still being conducted [1]. Studies on the classification of patterns of the flow around group ...
Processes of aerodynamics and dynamics are described by incompressible Reynolds averaged Navier-S... more Processes of aerodynamics and dynamics are described by incompressible Reynolds averaged Navier-Stokes equations and the equation of wind turbine rotation. Three one-equation turbulence models SA, SARC and SALSA are used. Incompressible Navier-Stokes equations were solved in time-accurate manner using the method of pseudocompressibility and Rogers-Kwak scheme. The finite-volume approach in generalized coordinates was used. Verification of the developed CFD algorithms and codes is carried out on the problems on flow around fixed and rotating cylinders. Comparison of turbulence models is given for a flow around the NACA 4412 airfoil. Instantaneous streamlines, vorticity fields and hysteresis of the unsteady aerodynamic characteristics are discussed for an oscillating NACA 0015 airfoil. It is shown that SALSA model demonstrates its advantages on massive flow separation and dynamic stall. Results of numerical simulation for wind turbine rotors with different geometrical characteristics ...
Processes of aerodynamics and dynamics are described by incompressible Reynolds averaged Navier-S... more Processes of aerodynamics and dynamics are described by incompressible Reynolds averaged Navier-Stokes equations and the equation of wind turbine rotation. Three one-equation turbulence models SA, SARC and SALSA are used. Incompressible Navier-Stokes equations were solved in time-accurate manner using the method of pseudocompressibility and Rogers-Kwak scheme. The finite-volume approach in generalized coordinates was used. Verification of the developed CFD algorithms and codes is carried out on the problems on flow around fixed and rotating cylinders. Comparison of turbulence models is given for a flow around the NACA 4412 airfoil. Instantaneous streamlines, vorticity fields and hysteresis of the unsteady aerodynamic characteristics are discussed for an oscillating NACA 0015 airfoil. It is shown that SALSA model demonstrates its advantages on massive flow separation and dynamic stall. Results of numerical simulation for wind turbine rotors with different geometrical characteristics ...
Eastern-European Journal of Enterprise Technologies
Uploads
Papers by Dmytro Redchyts