Моделирование крупных вихрей в расчётах турбулентных течений

Скачать в pdf «Моделирование крупных вихрей в расчётах турбулентных течений»




Балтийский государственный технический университет «Военмех»


К.Н. ВОЛКОВ, В.Н. ЕМЕЛЬЯНОВ


МОДЕЛИРОВАНИЕ КРУПНЫХ ВИХРЕЙ В РАСЧЕТАХ ТУРБУЛЕНТНЫХ ТЕЧЕНИЙ


Учебное пособие


Санкт-Петербург


2005


«Chief outstanding difficulty of our subject.» H. Lamb, 1916


«Turbulence is an invention of the Devil of the seventh day of creation.»


P. Bradshaw, 1994


«Big whirls make little whirls Which feed on their velocity, Little whirls have smaller ones And so on into viscosity.» L. Richardson, 1922 «Большие вихри рождают малые завихрения, которые питаются их скоростью. Малые завихрения порождают еще меньшие, Пока все не погубит вязкость.»


«В поток бурлящий бросив взгляд, Вихрей увидишь там каскад: Меньшой у большего энергию берет, Пока мельчайших вязкость не сотрет.»


А.М. Обухов


ПРЕДИСЛОВИЕ


Основные трудности при расчете турбулентных течений связаны с разработкой общей концепции построения конструктивных численных моделей турбулентности.


В реальных турбулентных потоках спектр изменения волновых чисел (диапазон изменения масштабов турбулентного движения) достигает нескольких порядков, в связи с чем построение общей модели турбулентности не представляется возможным. Один из подходов, позволяющих смягчить остроту этой проблемы, состоит в том, чтобы ограничиться прямым исследованием нестационарных трехмерных турбулентных течений только в масштабах, превышающих некоторый заданный размер. Масштабы вихрей, для которых прямое разрешение оказывается невозможным, моделируются как подсеточная турбулентность при помощи рациональных приближений процессов переноса. Такой подход, известный как моделирование крупных вихрей, представляет собой компромиссный вариант между прямым численным моделированием турбулентности, когда разрешаются все масштабы турбулентного движения, и решением осредненных по Рейнольдсу уравнений Навье-Стокса. Метод моделирования крупных вихрей, с одной стороны, позволяет получить более богатую информацию о характеристиках потока, чем решение уравнений Рейнольдса, а с другой, требует намного меньших вычислительных ресурсов, чем прямое численное моделирование турбулентности.

Скачать в pdf «Моделирование крупных вихрей в расчётах турбулентных течений»