Численное моделирование взаимодействия локальных областей турбулентности.

Семинар: Информационно-вычислительные технологии в задачах поддержки принятия решений
Начало заседания: 11:00

Дата выступления: 5 Май 2015

Организация: НГУ

Авторы: Юлия Бобкова

Локальные области турбулентности играют важную роль в формировании тонкослоистой микроструктуры гидродинамических полей в океане, в местах их существования происходит интенсивная передача количества движения и тепла, распространение пассивных примесей, перенос взвешенных частиц, рассеяние звуковой энергии. В данной работе в рамках RANS-подхода выполнено численное исследование взаимодействия плоских турбулентных областей (пятен турбулентности) и диффузии пассивной примеси от мгновенного локализованного источника, расположенного в зоне взаимодействия. Для описания течения привлекаются как классическая (e-ɛ) модель, так и две группы ее низкорейнольдсных модификаций, различным способом учитывающие изменение турбулентного числа Рейнольдса в псевдоламинарной части потока. Адекватность принятых моделей оценивается детальным сопоставлением с экспериментальными данными и классическими колмогоровскими законами вырождения развитой турбулентности. Численные эксперименты проводились на достаточно большом интервале времени, соответствующем условию существования развитой турбулентности. Численно установлена тенденция к выходу характеристик течения на режим автомодельности, а также значительное увеличение времени «жизни» развитой турбулентности (в сравнении с течением без взаимодействия) независимо от начального расположения пятен и интенсивности турбулентных возмущений. Вместе с тем выявлены ситуации, когда поток сохраняет «память» о начальных данных для характеристик турбулентности и концентрации примеси, показана возможность заметного сокращения времени «жизни» развитой турбулентности при взаимодействии пятен. В трехмерной параболизованной постановке решена задача взаимодействия безымпульсных турбулентных следов за сферой и удлиненным телом вращения. Как и в случае плоских пятен турбулентности, наблюдается выход на режим автомодельности и существенное продление «жизни» турбулентного потока. Численное автомодельное решение этой задачи весьма близко к решениям, полученным для одиночных безымпульсных следов в расчетах по более сложным моделям и методом группового анализа. Для задачи взаимодействия показаны границы применимости схематизированной плоской модели безымпульсного следа, в которой пренебрегается ролью продольной компоненты осредненной скорости.