Моделирование течений жидкости с погруженными телами

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

Дата выступления: 1 Март 2016

Организация: ИВТ СО РАН

Авторы: Александр Попенов

Применение классических методов вычислительной гидродинамики для моделирования переноса тел сложной формы вязкими жидкостями сопряжено с рядом существенных трудностей. Требуется отдельно определять движение тел и строить подвижные топологически сложные и подробные расчетные сетки на каждом временном слое. Это значительно повышает сложность алгоритмов и увеличивает расчетное время. Поэтому в таких классах задач целесообразно применять модифицированные методы на основе метода погруженных границ (Immersed Boundary Method).

На основе метода погруженных границ, разработаны математические модели движения вязкой несжимаемой жидкости с погруженными в нее телами. Вводятся две раздельные сетки, декартова расчетная сетка для численного решения системы уравнений Навье-Стокса и лагранжева сетка для представления погруженной границы. Для моделирования взаимодействия между жидкостью и обтекаемым телом в уравнения Навье-Стокса добавляется член, описывающий воздействие границы на жидкость. Эта сила вычисляется на основе расположения расчетных точек погруженной границы, и изменяет течение. Для вычисления параметров течения жидкости используются метод SIMPLE(Semi-Implicit Method for Pressure Linked Equations, частично неявный метод для уравнений со связью по давлению) и метод Мак-Кормака.

В работе рассматривается движение вязкой несжимаемой жидкости в плоском канале. В качестве погруженных тел рассматривались жесткие цилиндры, ориентированные поперек потока. Исследовано, изменение характера движения жидкости при добавлении в нее цилиндров.