ГІДРОДИНАМІКА І АКУСТИКА

2018 ◊ Том 1 (91) ◊ Номер 3 ◊ с. 316-333

Н. Ф. Димитрієва^{* , **}

^* Інститут гідромеханіки НАН України, Київ, Україна
^** Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського"

Течії біля двовимірного горизонтального клина у стійко стратифікованій рідині

Gidrodin. akust. 2018, 1(3):316-333

https://doi.org/10.15407/jha2018.03.316

МОВА ТЕКСТУ: Російська

АНОТАЦІЯ

Досліджено течії безперервно стратифікованої рідини, які характеризуються широким діапазоном значень внутрішніх масштабів, відсутніх в однорідній рідині. Задачу розв'язано чисельними методами у двовимірній нестаціонарній постановці для рідини, яка перебуває в станах спокою чи рівномірного руху. Для математичного опису досліджуваної проблеми обрано систему диференціальних рівнянь механіки неоднорідних багатокомпонентних рідин у наближенні Буссінеска, коли малі зміни густини враховуються лише в членах, які описують силу тяжіння. Поставлена задача розв'язувалась методом скінченних об'ємів у відкритому пакеті Особливу увагу приділено створенню якісної розрахункової сітки з високим розділенням, яка враховувала б багатомасштабність течій, індукованих дифузією. Обговорено питання використання стандартних і розширених утиліт пакету OpenFOAM з метою реалізації складних граничних умов і розробки власних числових моделей. У якості вихідних умов задачі обтікання клина зовнішнім потоком стратифікованого середовища використовувались раніше розраховані поля течій, індукованих перериванням дифузійного переносу нерухомим клином, які якісно узгоджуються з даними лабораторних дослідів. Показано вплив крайових ефектів і кривизни бічної поверхні на структуру течії. Результати розрахунку виявили біля гострої вершини протяжну область дефіциту тиску, яка формує інтегральну силу, що викликає саморух вільного клина в напрямку вершини вздовж горизонту нейтральної плавучості в нерухомому стійко стратифікованому середовищі. Продемонстровано еволюцію картини обтікання клину стратифікованим потоком, який почав рівномірно рухатися зі стану спокою зі швидкістю 10^-4 м/с. У всіх режимах течія характеризується складною внутрішньою структурою, в якій на початку виражені дисипативно-гравітаційні хвилі, а потім - група приєднаних хвиль, які утворюються в протифазі біля граней клина. Зі збільшенням швидкості зовнішнього потоку основним компонентом течії стають вихори, які домінують у сліді.

КЛЮЧОВІ СЛОВА

чисельне моделювання, відкриті обчислювальні пакети, стратифікація, течії рідини, дифузія, саморух

ЛІТЕРАТУРА