Информационная система "Конференции"

Вычислительные и информационные технологии в науке, технике и образовании

Усть-Каменогорск, Казахстан, 11-14 сентября 2003 года

Тезисы докладов

Прямое моделирование двумерного турбулентного течения газа в плоском канале

Сковородко П.А.

Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН (Новосибирск)

Известно, что в отличие от течения Пуазейля в круглой трубе, абсолютно устойчивого к осесимметричным возмущениям, аналогичное течение в плоском канале становится неустойчивым к малым двумерным возмущениям при достаточно больших числах Рейнольдса [1]. Это обстоятельство определило постановку задачи о характере ламинарно-турбулентного перехода для двумерного течения газа в плоском канале, соединяющем два сосуда с различными значениями давления.

Численное исследование указанного течения проводились в рамках полной системы нестационарных уравнений Навье-Стокса, решение которой отыскивалось с помощью оригинального алгоритма, разработанного на основе разнесенной разностной сетки. Суть разнесенной сетки состоит в том, что в прямоугольной сетке, покрывающей расчетную область, давление, плотность и температура газа, а также коэффициенты переноса определяются в центре ячейки, а компоненты скорости – в середине соответствующих границ ячейки. В литературе для такой сетки встречаются названия MAC-сетка, разнесенная, гибридная.

Основные особенности алгоритма состоят в следующем:

а)Разностные уравнения разрешаются неявно с помощью известного метода расщепления по физическим процессам и пространственным переменным [2].

б) Уравнения аппроксимируются по схеме, обеспечивающей консервативность по массе, компонентам импульса и энергии при установлении (либо при явном разрешении уравнений).

в) Симметричная аппроксимация дифференциальных операторов обеспечивает второй порядок точности по пространственным переменным на равномерной сетке.

Алгоритм характеризуется низкой схемной вязкостью, что существенно расширяет доступную для моделирования область чисел Рейнольдса.

Основные результаты проведенного исследования состоят в следующем:

1. При достаточно низком перепаде давления устанавливается стационарное течение, параметры которого хорошо согласуются с известными из литературы данными для ламинарного потока.

2. При повышении перепада давления течение становится нестационарным, при этом в окрестности стенки канала реализуется логарифмический профиль осредненной скорости потока, типичный для турбулентного течения [1].

Влияние третьей пространственной координаты на характеристики турбулентного течения может быть установлено путем сравнения полученных результатов с данными трехмерных расчетов, либо с экспериментом. В случае ограниченности указанного влияния результаты работы могут использоваться для апробации приближенных моделей турбулентности.

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ, грант № 03-01-00213.

Литература

1. Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Гидродинамика. – М.: Наука, 1986. – 736 с.

2. Ковеня В. М., Яненко Н. Н. Метод расщепления в задачах газовой динамики. – Новосибирск: Наука, 1981. - 304 с.

Примечание. Тезисы докладов публикуются в авторской редакции

Ваши комментарии
Обратная связь

[Головная страница]
[Конференции]