Моделирование турбулентных течений. Белов И.А - 95 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

БГТУ «ВОЕНМЕХ» | Санкт-Петербург

Составители: 

Рубрика: 

95
Рис.40
9. НОВЫЕ ПОДХОДЫ К МОДЕЛИРОВАНИЮ ТУРБУЛЕНТНОСТИ
В предыдущих разделах курса рассматривались приближенные, основанные на
концепции осреднения по Рейнольдсу модели турбулентности, широко используе-
мые в инженерных приложениях. Везде подчеркивалось достоинство такого подхо-
да, обладающего при минимальной сложности способностью схватывать физиче-
скую сущность рассматриваемых процессов.
Однако никаких предпочтений среди моделей, по существу, не было сделано,
поскольку не существует «универсальной» модели турбулентности. Нет никаких га-
рантий в том, что модели в рамках приближения Рейнольдса остаются корректными
за пределами калибровочной базы данных. К тому же, очевидно, что указанный под-
ход был предложен его основоположником для интерпретации полностью развитых
турбулентных течений, а в дальнейшем лишь скорректирован на случаи переходных
процессов. Это свидетельствует о том, что он, так же как и моделирование турбу-
лентности в целом, обладает определенными границами применимости.
Свободными от предположения Рейнольдса представляются два рассматривае-
мых здесь подхода: а) прямое численное моделирование (DNS), базирующееся на
решении уравнений Навье-Стокса и уравнения неразрывности; б) моделирование
крупных вихрей (LES), в котором используются так называемые модели подсеточно-
го масштаба (SGS) для преодоления вычислительных проблем, связанных с пред-
ставлением очень мелких вихрей на выбранной расчетной сетке. Следует подчерк-
нуть, что трактовка излагаемых здесь подходов принадлежит Вилкоксу [ 5 ].
9.1. Сравнение способов моделирования на базе спектрального анализа
Важно подчеркнуть, что указанные способы моделирования турбулентности, в
отличие от ранее изученного подхода Рейнольдса, должны учитывать физические
аспекты турбулентности. В противном случае было бы затруднительно дать оценку
степени адекватности численных прогнозов, выделенных как полезный сигнал из
фоновой расчетной информации.
Первое, чему здесь уделяется внимание, это минимальные масштабы турбу-
лентности. Ранее, в процессе замыкания модели рейнольдсовых напряжений пре-
                                                                             95




                                    Рис.40

        9. НОВЫЕ ПОДХОДЫ К МОДЕЛИРОВАНИЮ ТУРБУЛЕНТНОСТИ

    В предыдущих разделах курса рассматривались приближенные, основанные на
концепции осреднения по Рейнольдсу модели турбулентности, широко используе-
мые в инженерных приложениях. Везде подчеркивалось достоинство такого подхо-
да, обладающего при минимальной сложности способностью схватывать физиче-
скую сущность рассматриваемых процессов.
    Однако никаких предпочтений среди моделей, по существу, не было сделано,
поскольку не существует «универсальной» модели турбулентности. Нет никаких га-
рантий в том, что модели в рамках приближения Рейнольдса остаются корректными
за пределами калибровочной базы данных. К тому же, очевидно, что указанный под-
ход был предложен его основоположником для интерпретации полностью развитых
турбулентных течений, а в дальнейшем лишь скорректирован на случаи переходных
процессов. Это свидетельствует о том, что он, так же как и моделирование турбу-
лентности в целом, обладает определенными границами применимости.
    Свободными от предположения Рейнольдса представляются два рассматривае-
мых здесь подхода: а) прямое численное моделирование (DNS), базирующееся на
решении уравнений Навье-Стокса и уравнения неразрывности; б) моделирование
крупных вихрей (LES), в котором используются так называемые модели подсеточно-
го масштаба (SGS) для преодоления вычислительных проблем, связанных с пред-
ставлением очень мелких вихрей на выбранной расчетной сетке. Следует подчерк-
нуть, что трактовка излагаемых здесь подходов принадлежит Вилкоксу [ 5 ].

   9.1. Сравнение способов моделирования на базе спектрального анализа

   Важно подчеркнуть, что указанные способы моделирования турбулентности, в
отличие от ранее изученного подхода Рейнольдса, должны учитывать физические
аспекты турбулентности. В противном случае было бы затруднительно дать оценку
степени адекватности численных прогнозов, выделенных как полезный сигнал из
фоновой расчетной информации.
   Первое, чему здесь уделяется внимание, это минимальные масштабы турбу-
лентности. Ранее, в процессе замыкания модели рейнольдсовых напряжений пре-

Страницы