ИНСТИТУТУ НУЖНА ПОМОЩЬ
ИГМ НАНУ пострадал от атаки рашистских дронов
ГИДРОДИНАМИКА И АКУСТИКА
2021 ◊ Том 2 (92) ◊ Номер 2 ◊ с. 149-175
В. Г. Кузьменко *
* Институт гидромеханики НАН Украины, Киев, Украина
Численное моделирование отрывного турбулентного течения. Эволюция энергии когерентных структур и их размеров
Gidrodin. akust. 2021, 2(2):149-175
ЯЗЫК ТЕКСТА: Русский
АННОТАЦИЯ
С использованием гибридного LES/URANS подхода численно исследован нестационарный трехмерный турбулентный поток несжимаемой жидкости над прямоугольной двумерной преградой в пограничном слое. Для пристенных моделей применен конечно-разностный метод со вторым порядком точности аппроксимации. Отношение высоты преграды к длине составляло 4, число Рейнольдса для преграды Re=10500, а число Рейнольдса для турбулентного пограничного слоя на «входе» - Reδ=10500. Количество использованных сеточных узлов составило 1601 x 101 x 141 = 22799841. Когерентные структуры идентифицированы посредством Q-критерия с отслеживанием пороговых величин {Qsi} для всей области расчета. Численное моделирование выполнено для исследования Q-изоповерхностей, интегральных характеристик энергии и площади поперечных сечений организованных вихревых образований. Вв большой вычислительной зоне с продольным размером порядка 80 высот преграды обнаружены когерентные структуры разных масштабов и конфигураций. Наибольшие значения турбулентной энергии когерентных структур выявлены в зоне присоединения отрывного течения и его восстановления. На большом расстоянии за преградой все еще наблюдаются значительные величины турбулентной энергии, а ее максимумы близки к локальному максимуму энергии над преградой. Разработана новая методика обработки численных данных для эволюции случайных и когерентных образований различных масштабов, позволяющая определить предельные значения интегральных характеристик турбулентной энергии при разграничении разных типов вихрей на большом промежутке времени. Установлена сложная нелинейная связь между параметром когерентности Q, турбулентной энергией, размерами вихрей и их интегральными характеристиками на различных участках вдоль по течению, соответствующих турбулентному пограничному слою, отрыву, рециркуляционной зоне, присоединению, восстановлению.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА
турбулентный пограничный слой, преграда, численный метод, когерентные структуры, критерий идентификации, эволюция