Моделирование турбулентных течений с использованием алгебраической модели рейнольдсовых напряжений с универсальными пристеночными функциями
DOI:
https://doi.org/10.7242/1999-6691/2014.7.1.5Ключевые слова:
турбулентные течения, модели напряжений Рейнольдса, компоненты тензора напряжений Рейнольдса, анизотропия, универсальные пристеночные функции, пограничный слойАннотация
В статье рассматривается применение явной алгебраической модели рейнольдсовых напряжений (EARSM) для расчета турбулентных течений с использованием универсальных пристеночных функций. Представлен алгоритм численной реализации модели, который обеспечивает устойчивый счет внутри пограничного слоя и приемлемые результаты моделирования на произвольных неструктурированных сетках с различным уровнем сгущения вблизи твердой поверхности. Эффективность работы представленного алгоритма продемонстрирована на задаче турбулентного обтекания плоской пластины. В двух задачах, содержащих асимметричное течение, показано, что предложенный подход к реализации EARSM дает заметное улучшение результатов моделирования по сравнению с данными, полученными по базовой модели RANS, даже в случае использования неструктурированной сетки с произвольным сеточным разрешением вблизи твердой поверхности.
Скачивания
Библиографические ссылки
Роуч П. Вычислительная гидродинамика. - М.: Мир, 1980. - 618 с.
2. Волков К.Н., Емельянов В.Н. Моделирование крупных вихрей в расчетах турбулентных течений. - М.: Физматлит, 2008. - 364 c.
3. Белов И.А., Исаев С.А. Моделирование турбулентных течений: Учеб. пособие. - СПб.: Изд-во БГТУ, 2001. - 108 с.
4. Снегирев А.Ю. Высокопроизводительные вычисления в технической физике. Численное моделирование турбулентных течений: Учеб. пособие - СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2009. - 143 с.
5. Wilcox D.C. Turbulence modeling for CFD. - La Canada, CA: DCW Industries, 1998. - 362 p.
6. Menter F.R., Garbaruk A.V., Egorov Y. Explicit algebraic Reynolds stress models for anisotropic wall-bounded flows // Proc. of 3rd European Conference for Aero-Space Sciences (EUCASS), Versailles, July 6-9th, 2009. - 14 p.
7. Menter F.R. Two-equation eddy-viscosity turbulence models for engineering applications // AIAA J. - 1994. - V. 32, N. 8. - P. 1598-1605. DOI
8. Speziale C.G., Sarkar S., Gatski T.B. Modelling the pressure-strain correlation of turbulence: an invariant dynamical systems approach // J. Fluid Mech. - 1991. - V. 227. - P. 245-272. DOI
9. Launder B.E., Reece G.J., Rodi W. Progress in the development of a Reynolds-stress turbulence closure // J. Fluid Mech. - 1975. - V. 68, N. 3. - P. 537-566. DOI
10. Wallin S., Johansson A.V. An explicit algebraic Reynolds stress model for incompressible and compressible turbulent flows // J. Fluid Mech. - 2000. - V. 403. - P. 89-132. DOI
11. Hellsten A. New two-equation turbulence model for aerodynamics applications / Report A-21, PhD Dissertation. - Espoo, Finland: Helsinki University of Technology Laboratory of Aerodynamics, 2004.
12. Rodi W. A new algebraic relation for calculating the Reynolds stresses // Z. Angew. Math. Mech. - 1976. - V. 56. - P. 219-221.
13. Rodi W. The prediction of free turbulent boundary layers by use of a two-equation model of turbulence / PhD Dissertation in Mechanical Engineering. - London: Imperial College, 1972. - 310 p.
14. Jaramillo J.E., Pérez-Segarra C.D., Oliva A., Claramunt K. Analysis of different RANS models applied to turbulent forced convection // Int. J. Heat Mass Tran. - 2007. - V. 50, N. 19-20. - P. 3749-3766. DOI
15. Louda P., Kozel K., Příhoda J., Beneš L., Kopáček T. Numerical solution of incompressible flow through branched channels // Comput. Fluids. - 2011. - V. 46, N. 1. - P. 318-324. DOI
16. Beneš L., Louda P., Kozel K., Keslerová R., Štigler J. Numerical simulations of flow through channels with T-junction // Appl. Math. Comput. - V. 219, N. 13. - P. 7225-7235. DOI
17. Jeyapaul E. Turbulent flow separation in 3-D asymmetric diffusers / NASA postdoctoral fellow. - Langley research center, 2010. - 69 p. (URL: http://hiroakinishikawa.com/niacfds/presentationfiles/Elbert_NIAtalk_11292011.pdf).
18. Launder B.E., Spalding D.B. The numerical computation of turbulent flows // Comput. Method. Appl. M. - 1974. - V. 3, N. 2. - P. 269-289. DOI
19. Menter F.R., Kuntz M., Langtry R. Ten years of experience with the SST turbulent model // Turbulence, Heat and Mass Transfer 4, ed. by K. Hanjalic, Y. Nagano, M. Tummers. - Begell House Inc., 2003. - 8 p. (URL: http://cfd.mace.manchester.ac.uk/flomania/pds_papers/file_pds-1068134610Menter-SST-paper.pdf).
20. Grotjans H., Menter F.R. Wall functions for industrial applications // Proc. of Computational Fluid Dynamics’98, ECCOMAS, ed. by K.D. Papailiou - U.K., Wiley: Chichester, 1998. - V. 1 (2). - P. 1112-1117.
21. Jasak H. Error analysis and estimation for the finite volume method with applications to fluid flows / Thesis submitted for the degree of doctor. - Department of Mechanical Engineering. - London: Imperial College, 1996. - 394 p.
22. Волков К.Н., Емельянов В.Н. Течения и теплообмен в каналах и вращающихся полостях. - М.: Физматлит, 2010. - 488 c.
23. Menter F.R. Two-equation eddy-viscosity turbulence models for engineering applications // AIAA J. - 1994. - V. 32, N. 8. - P. 1598-1605. DOI
24. Погосян М.А., Савельских Е.П., Стрелец Д.Ю., Корнев А.В. Отечественные суперкомпьютерные технологии в авиационной промышленности // Наука и технологии в промышленности. - 2012. - № 2. - C. 26-35.
25. Погосян М.А., Савельских Е.П., Шагалиев Р.М., Козелков А.С., Стрелец Д.Ю., Рябов А.А., Корнев А.В., Дерюгин Ю.Н., Спиридонов В.Ф., Циберев К.Б. Применение отечественных суперкомпьютерных технологий для создания перспективных образцов авиационной техники // ВАНТ. Серия: Математическое моделирование физических процессов. - 2013. - № 2. - C. 3-18.
26. Wieghardt K., Tillmann W. On the turbulent friction layer for rising pressure / NACA TM 1314, 1951. - 46 p. (URL: http://www.grc.nasa.gov/WWW/wind/valid/fpturb/NACA-TM-1314-Wieghardt-1951.pdf).
27. Leonard B.P. A stable and accurate convective modelling procedure based on quadratic upstream interpolation // Comput. Method. Appl. M. - 1979. - V. 19, N. 1. - P. 59-98. DOI
28. Raiesi H., Piomelli U., Pollard A. Evaluation of turbulence models using direct numerical and large-eddy simulation data // J. Fluids Eng. - 2011. - V. 133, N. 2. - 021203. DOI
29. Cherry E.M., Elkins C.J., Eaton J.K. Geometric sensitivity of three-dimensional separated flows // Int. J. Heat Fluid Fl. - 2008. - V. 29, N. 3. - P. 803-811. DOI
Загрузки
Опубликован
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2014 Вычислительная механика сплошных сред
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.
