Турбулентность: модели и подходы. Курс лекций. Часть II. Фрик П.Г. - 43 стр.

UptoLike

Составители: 

43
b
b
pp
-
-
>>=<<
1
1
q
l
q
l
. (4.94)
Èñïîëüçóÿ òðåòüþ ãèïîòåçó (4.92), ïðèõîäèì ê âûðàæåíèþ
b
b
dp
-
-
D
><><
1
1
~
q
l
q
l
v . (4.95)
×òîáû ïîëó÷èòü âûðàæåíèå äëÿ ñòðóêòóðíûõ ôóíêöèé ïóëüñàöèé ïî-
ëÿ ñêîðîñòè, íóæíî âîñïîëüçîâàòüñÿ ïåðâîé ãèïîòåçîé (4.90)
b
b
d
p
p
dd
-
-
D+D-
>=<
><
><
><><
1
1
)1(
3
3
3/
3/
3/
3
3/
~
q
q
l
q
l
q
l
q
l
q
l
vvv .
Òîãäà ôîðìóëà äëÿ ïîêàçàòåëåé ñòåïåíè åñòü
( )
b
b
V
-
-
D+D-=
1
1
1
3
3/q
q
q
. (4.96)
 ðåçóëüòèðóþùóþ ôîðìóëó âõîäÿò äâà ïàðàìåòðà, êîòîðûå äîëæíû
áûòü îïðåäåëåíû îïûòíûì ïóòåì:
b
è
D
. Â ïîñëåäóþùèõ ãëàâàõ ìû óâè-
äèì, ÷òî ýòè ïàðàìåòðû â ðàçëè÷íûõ ñëó÷àÿõ ìîãóò ïðèíèìàòü ðàçëè÷íûå
çíà÷åíèÿ, äåëàÿ ìîäåëü ðàáîòîñïîñîáíîé â ñàìûõ ðàçíîîáðàçíûõ òóðáó-
ëåíòíûõ ïîòîêàõ. Î÷åâèäíî, ÷òî âûáîð 3/2
=
D
=
b
äåëàåò ôîðìóëó (4.96)
ýêâèâàëåíòíîé ôîðìóëå Øå - Ëåâåêà (4.87).
Åùå îäèí âàæíûé ðåçóëüòàò ðàáîòû Äþáðþëü ñîñòîÿë â òîì, ÷òî áûë
ïîêàçàí ñìûñë ãèïîòåçû îá «èåðàðõè÷åñêîé ñâÿçè ìîìåíòîâ». Òî÷íåå ãî-
âîðÿ, åé óäàëîñü äîêàçàòü, ÷òî ãèïîòåçà (4.91) ïðè 1º
q
A ñîîòâåòñòâóåò òðå-
áîâàíèþ î ëîãóàññîíîâñêîì ðàñïðåäåëåíèè âåëè÷èíû
l
p .
Ðàñïðåäåëåíèþ Ïóàññîíà ñîîòâåòñòâóåò ôóíêöèÿ ðàñïðåäåëåíèÿ âåðî-
ÿòíîñòè âèäà
)1(
)(
+G
=
-
y
e
yP
yy m
m
, (4.97)
ãäå
>
=<
y
m
, à
G
åñòü ãàììàóíêöèÿ. Ëîãïóàññîíîâñêîå ðàñïðåäåëåíèå,
óäîâëåòâîðÿþùåå ãèïîòåçå (4.91), ïîëó÷àåòñÿ ïðè
b
p
ln
ln
l
y = .
Íåêîòîðûå àðãóìåíòû â ïîëüçó ëîãïóàññîíîâñêîãî ðàñïðåäåëåíèÿ âå-
ðîÿòíîñòè â òóðáóëåíòíûõ òå÷åíèÿõ áóäóò äàíû íèæå. Ñïðàâåäëèâîñòè ðà-
                                                                                                          43


                                                  1- b q

                          < p l >=< p l >
                               q                   1- b
                                                           .                                          (4.94)

È ñïîëüçóÿ òðåòüþ ãèïîòåçó (4.92), ïðèõîäèì ê âûðàæåíèþ

                                                         1- b q
                                                     D
                           < p l > ~< dvl >
                                   q                      1- b
                                                                  .                                   (4.95)

      ×òîáû ïîëó÷èòü âûðàæåíèå äëÿ ñòðóêòóðíûõ ôóíêöèé ïóëüñàöèé ïî-
ëÿ ñêîðîñòè, íóæíî âîñïîëüçîâàòüñÿ ïåðâîé ãèïîòåçîé (4.90)

                                                                         q           1- b q / 3
                                             < pl >
                                                   q/3                 (1- D ) + D
                 < dvl > ~ < dvl >
                     q           3     q/3
                                                         =< dv
                                                                 3
                                                                   > 3                 1- b
                                                                                                  .
                                             < pl > q /3
                                                               l




Òîãäà ôîðìóëà äëÿ ïîêàçàòåëåé ñòåïåíè åñòü

                                       (1 - D )+ D 1 - b .
                                                        q/3
                                     q
                          Vq =                                                                        (4.96)
                                     3               1- b

      Â ðåçóëüòèðóþ ù óþ ôîðìóëó âõîäÿò äâà ïàðàìåòðà, êîòîðûå äîëæíû
áûòü îïðåäåëåíû îïûòíûì ïóòåì: b è D . Â ïîñëåäóþ ù èõ ãëàâàõ ìû óâè-
äèì, ÷òî ýòè ïàðàìåòðû â ðàçëè÷íûõ ñëó÷àÿõ ìîãóò ïðèíèìàòü ðàçëè÷íûå
çíà÷åíèÿ, äåëàÿ ìîäåëü ðàáîòîñïîñîáíîé â ñàìûõ ðàçíîîáðàçíûõ òóðáó-
ëåíòíûõ ïîòîêàõ. Î÷åâèäíî, ÷òî âûáîð b = D = 2 / 3 äåëàåò ôîðìóëó (4.96)
ýêâèâàëåíòíîé ôîðìóëåØ å- Ëåâåêà (4.87).
      Åù å îäèí âàæíûé ðåçóëüòàò ðàáîòû Äþáðþ ëü ñîñòîÿë â òîì, ÷òî áûë
ïîêàçàí ñìûñë ãèïîòåçû îá «èåðàðõè÷åñêîé ñâÿçè ìîìåíòîâ». Òî÷íåå ãî-
âîðÿ, åé óäàëîñü äîêàçàòü, ÷òî ãèïîòåçà (4.91) ïðè Aq º 1 ñîîòâåòñòâóåò òðå-
áîâàíèþ î ëîã-ïóàññîíîâñêîì ðàñïðåäåëåíèè âåëè÷èíû p l .
      Ðàñïðåäåëåíèþ Ï óàññîíà ñîîòâåòñòâóåò ôóíêöèÿ ðàñïðåäåëåíèÿ âåðî-
ÿòíîñòè âèäà
                                                  m y e - my
                                       P ( y) =              ,                                        (4.97)
                                                  G( y + 1)

ãäå m =< y > , à G åñòü ãàììà-ôóíêöèÿ. Ëîãïóàññîíîâñêîå ðàñïðåäåëåíèå,
óäîâëåòâîðÿþ ù ååãèïîòåçå(4.91), ïîëó÷àåòñÿïðè

                                                   ln p l
                                             y=           .
                                                   ln b

     Í åêîòîðûå àðãóìåíòû â ïîëüçó ëîãïóàññîíîâñêîãî ðàñïðåäåëåíèÿ âå-
ðîÿòíîñòè â òóðáóëåíòíûõ òå÷åíèÿõ áóäóò äàíû íèæå. Ñïðàâåäëèâîñòè ðà-