"Моделирование течений с поверхностью раздела, турбулентностью и стратификацией"

10 Июня 2014

11:00

Телемост ЦАГИ-ИТПМ СО РАН-СПбГПУ-НИИМ МГУ

Оnline-трансляция из ИТПМ СО РАН

ЦАГИ, корп. № 8, конференц-зал

Докладчик: Яковенко Сергей Николаевич (ИТПМ)    yakovenk@itam.nsc.ru

Тезисы доклада «Моделирование течений с поверхностью раздела, турбулентностью и стратификацией»

Приведены результаты численного моделирования несжимаемых течений при наличии поверхности раздела текучих несмешивающихся сред (например, вода-воздух, вода-бензол) и стратификации.

Расчеты развития неустойчивости Рэлея—Тейлора [1] при помощи континуальной модели поверхностного натяжения показывают эффект демпфирования вязкостью и поверхностным натяжением в согласии с теорией и опытом на этапе линейной устойчивости и нелинейной стадии с насыщением скорости роста возмущений. При большом перепаде плотности тяжелая среда глубоко проникает тонкими струями между толстыми колоннами легкой среды. При небольшом перепаде плотности на нелинейном этапе возникает неустойчивость Кельвина—Гельмгольца с характерными грибовидными конвективными структурами.

Обнаружено [2], что при обрушении внутренних волн в устойчиво стратифицированном потоке с препятствием также формируются неустойчивые слои с резкими градиентами плотности и аналогичными структурами (рис. 1). Взаимодействие структур ведет к формированию области развитой турбулентности с малыми градиентами плотности и балансом порождения, адвекции и диссипации энергии турбулентности. То есть, возникновение геофизической турбулентности при обрушении волн может происходить через развитие неустойчивости Рэлея—Тейлора.

1. Яковенко С.Н., Чан К.С. // Теплофиз. и аэромех. 2011. Т. 18. С. 449-461.

2. Yakovenko S.N., Thomas T.G., Castro I.P. // JFM. 2011. V. 677. P. 103-133.

Рис. 1. Изолинии плотности в сечении x = 2.5: DNS при Re = 4000 и Sc = 1