Квазигазодинамические уравнения и численное моделирование ламинарно-турбулентного перехода в вязком сжимаемом газе

29 Апреля 2014

11:00

Телемост ЦАГИ-ИТПМ СО РАН-СПбГПУ-НИИМ МГУ

Оn-line-трансляция из НИИМ МГУ

ЦАГИ, корп. № 8, конференц-зал

Докладчик: Елизарова Татьяна Геннадьевна (ИПМ им. М.В.Келдыша РАН), telizar@mail.ru

Тезисы доклада «Квазигазодинамические уравнения и численное моделирование ламинарно-турбулентного перехода в вязком сжимаемом газе»

На примере классической задачи об эволюции вихря Тейлора—Грина для вязкого сжимаемого газа показано, что гвазигазодинамические уравнения (КГД) позволяют единообразно моделировать турбулентный (при большом числе Рейнольдса) и ламинарный (при малом числе Рейнольдса) сценарии развития данного течения. Среди достоинств данного подхода укажем его физическую адекватность и простоту численной реализации.

Когда число Рейнольдса велико (Re=1600 и 5000), результаты моделирования демонстрируют переход к турбулентному режиму с образованием мелкомасштабных структур. При этом энергетический спектр турбулентных пульсаций соответствует колмогоровскому закону убывания кинетической энергии с ростом частоты. При малых числах Рейнольдса (Re=280 и 100) вихрь затухает в ламинарном режиме. Используемый КГД—алгоритм требует существенно меньшее число расчетных точек по пространству для достижения такой же точности, как и методы прямого численного моделирования повышенных порядков аппроксимации. Приведенная визуализация результатов расчета позволяет наблюдать за развитием трехмерных структур в поле течения во времени и сравнивать эти структуры при различных режимах. На приведенных ниже рисунках представлен начальное распределение уровня завихренности и ее эволюция к моменту времени окончания расчета для Re =1600.

В докладе будет представлен изящный вывод КГД уравнений, обсуждены особенности численного алгоритма и сопоставление полученных результатов с расчетами, выполненными на основе LES и DNS методов.