Турбулентность: модели и подходы. Курс лекций. Часть II. Фрик П.Г. - 125 стр.

UptoLike

Составители: 

125
T
m l0, ,
l
m
\
-4 -3 -2 -1 0 1 2 3
4 0.155
3 0.242
2 0.431
1 -0.0088 -0.0257 -0.0796 -0.269
0
1 0.0032 0.0096 0.0269
2
H
m l0, ,
l
m
\
-4 -3 -2 -1 0 1 2 3
4 -0.0537
3 -0.0941 -1.493
2 -0.125 -0.720 -0.153
1 -0.0058 -0.0145 -0.0374 -0.0996 -0.221 -0.365 -0.145
0
-1 0.0018 0.00468 0.0125 0.0277 0.0457 0.0181
-2 0.00196 0.0113 0.00239
-3 0.00018 0.00291 0.00030
-4 0.00001 0.00073 0.00004
Ýòà ìîäåëü áûëà ìîäèôèöèðîâàíà â ðàáîòå
23
. Âî-ïåðâûõ, â ðàñ-
ñìîòðåíèå áûëè ââåäåíû êîìïëåêñíûå ïåðåìåííûå, èñïîëüçîâàíèå êîòîðûõ
ñóùåñòâåííî ñíèæàåò âðåìÿ èíòåãðèðîâàíèÿ, íåîáõîäèìîå äëÿ ïîëó÷åíèÿ
óñòîé÷èâûõ ñòàòèñòè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê. Âî-âòîðûõ, â ìàòðèöå H
n m l, ,
áû-
ëè îñòàâëåíû òîëüêî ÷ëåíû, îïèñûâàþùèå ãåíåðàöèþ íåîäíîðîäíîñòåé
òåìïåðàòóðû êðóïíîìàñøòàáíûì ïîëåì ñêîðîñòè (ñòðîêè l m
=
±
<
1 0, ), è
äèàãîíàëè m=n è l=m, êîòîðûå î÷åâèäíî äîìèíèðóþò íàä ñîîòâåòñò-
âóþùèìè áîêîâûìè ñòîëáöàìè. Òîãäà, ñ ó÷åòîì ñâÿçåé ìåæäó ýëåìåíòàìè
ìàòðèöû, ñëåäóþùèõ èç çàêîíîâ ñîõðàíåíèÿ, ìîæíî çàïèñàòü
d U i T U U U U U U
k U F
t n
n
j
j
j
n j n j n j n
j
j
n j j n
j
J
n n n n
=
×
-
- +
-
-
ì
í
î
ü
ý
þ
-
- +
- -
-
+
*
+ +
*
-
*
+
*
+
- -
*
-
*
=
-
å
2
3 2
4 2
2 1
2 2
0 1
2
1 1
2
2 3
1 1
1
2 1
, ,
Re ,Q
(7.41)
( ){
( )}
( )
.Re2
82
1
2
1
3
,0,0
1
1111,,0
nnnjn
j
jnnj
J
j
njnnjnj
n
nt
kUUH
UUHid
Q-Q-Q+
+Q-Q=Q
-
*
+
*
+
*
-
*
-
=
*
+
*
+-
*
-
*
---
å
s
(7.42)
Ïàðàìåòð J ôèêñèðóåò íàèáîëåå äàëåêèå âçàèìîäåéñòâèÿ (ïðè J =1
ñèñòåìà âîçâðàùàåòñÿ ê ñòàíäàðòíîìó âèäó êàñêàäíûõ óðàâíåíèé, îïèñû-
âàþùèõ òîëüêî ëîêàëüíûå âçàèìîäåéñòâèÿ).
23
Ëîæêèí Ñ.À., Ôðèê Ï.Ã. Ìîäåëèðîâàíèå êàñêàäíûõ ïðîöåññîâ â òóðáóëåíòíîé êîíâåêöèè ïðè ýêñòðå-
ìàëüíûõ çíà÷åíèÿõ ÷èñëà Ïðàíäòëÿ // Ìàòåìàòè÷åñêîå ìîäåëèðîâàíèå ñèñòåì è ïðîöåññîâ, Ïåðì. ãîñ.
òåõí. óí-ò, Ïåðìü, 1996. N.4, Ñ.53-60.
                                                                                                                                                          125


                                                  T0,m ,l
l \m        -4                  -3                 -2                       -1                       0                        1              2        3
4                                                                                                                                                0.155
3                                                                                                                                   0.242
2                                                                                                                      0.431
1      -0.0088        -0.0257             -0.0796              -0.269
0
1      0.0032         0.0096              0.0269
2

                                                  H 0,m ,l
l\m      -4                -3                -2                    -1                           0                         1            2           3
 4                                                                                                                                                -0.0537
 3                                                                                                                                   -0.0941     -1.493
 2                                                                                                                       -0.125     -0.720       -0.153
 1     -0.0058         -0.0145             -0.0374              -0.0996                     -0.221                      -0.365      -0.145
 0
-1      0.0018         0.00468             0.0125               0.0277                      0.0457                      0.0181
-2                                                             0.00196                      0.0113                      0.00239
-3                                                             0.00018                      0.00291                     0.00030
-4                                                             0.00001                      0.00073                     0.00004



      Ýòà ìîäåëü áûëà ìîäèôèöèðîâàíà â ðàáîòå 23. Âî-ïåðâûõ, â ðàñ-
ñìîòðåíèå áûëè ââåäåíû êîìïëåêñíûå ïåðåìåííûå, èñïîëüçîâàíèå êîòîðûõ
ñóù åñòâåííî ñíèæàåò âðåìÿ èíòåãðèðîâàíèÿ, íåîáõîäèìîå äëÿ ïîëó÷åíèÿ
óñòîé÷èâûõ ñòàòèñòè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê. Âî-âòîðûõ, â ìàòðèöå H n ,m,l áû-
ëè îñòàâëåíû òîëüêî ÷ëåíû, îïèñûâàþ ù èå ãåíåðàöèþ íåîäíîðîäíîñòåé
òåìïåðàòóðû êðóïíîìàñø òàáíûì ïîëåì ñêîðîñòè (ñòðîêè l = ±1, m < 0 ), è
äèàãîíàëè m=n è l=m, êîòîðûå î÷åâèäíî äîìèíèðóþ ò íàä ñîîòâåòñò-
âóþ ù èìè áîêîâûìè ñòîëáöàìè. Òîãäà, ñ ó÷åòîì ñâÿçåé ìåæäó ýëåìåíòàìè
ìàòðèöû, ñëåäóþ ù èõ èççàêîíîâ ñîõðàíåíèÿ, ìîæíî çàïèñàòü

                            J
                                      ì 3 ×2 j                                                                     22 j - 1 *         ü
          d t U n = i2 å T0 ,- j ,- 1 í
                       n
                                             -2j
                                                 U n*+ j U n*+                   j+ 1   - U   *
                                                                                              n- j   U   *
                                                                                                         n+ 1   + 2 j+ 3      U n*- 1 ý -
                                                                                                                             U n-   j- 1 j
                       j =1           î4 - 2                                                                      2      - 2          þ             (7.41)
                                                                                                                 -1
                                                                                                         - k n Re U n + Fn Q n ,
                                                                                                             2



                                                      å {H                  (U                                                )
                                                        J
                                                                                  *
                                 dt Q n = i 2     n
                                                             0, - j , - 1         n- j   Q *n- 1 - 8Un*-        j+ 1   Q *n+ 1 +
                                                      j =1                                                                                          (7.42)
                                                  (                                              )}
                                     + H0,0,- j Un*Q *n- j - 2 3 j Un*+ j Q *n+ 1 - kn2 (s Re) Q n .
                                                                                                                              -1




      Ï àðàìåòð J ôèêñèðóåò íàèáîëåå äàëåêèå âçàèìîäåéñòâèÿ (ïðè J =1
ñèñòåìà âîçâðàù àåòñÿ ê ñòàíäàðòíîìó âèäó êàñêàäíûõ óðàâíåíèé, îïèñû-
âàþ ù èõ òîëüêî ëîêàëüíûåâçàèìîäåéñòâèÿ).

23
  Ëîæêèí Ñ.À., Ô ðèê Ï .Ã. Ì îäåëèðîâàíèå êàñêàäíûõ ïðîöåññîâ â òóðáóëåíòíîé êîíâåêöèè ïðè ýêñòðå-
ìàëüíûõ çíà÷åíèÿõ ÷èñëà Ï ðàíäòëÿ // Ì àòåìàòè÷åñêîåìîäåëèðîâàíèåñèñòåì è ïðîöåññîâ, Ï åðì. ãîñ.
òåõí. óí-ò, Ï åðìü, 1996. N.4, Ñ.53-60.