DOI: https://doi.org/10.26089/NumMet.v17r109

Методы и концепции визуализации вихревых течений в задачах вычислительной газовой динамики

Авторы

  • К.Н. Волков
  • В.Н. Емельянов
  • И.В. Тетерина
  • М.С. Яковчук

Ключевые слова:

научная визуализация
вычислительная газовая динамика
течение жидкости
вихрь
векторное поле
тензорное поле
струя
каверна
канал

Аннотация

Рассматриваются концепции и методы визуального представления результатов численных исследований задач гидро- и газодинамики, связанных с расчетами вихревых течений. Обсуждаются подходы к визуализации вихревых течений, основанные на использовании различных определений вихря и критериев его идентификации. Приводятся примеры визуального представления решений ряда задач механики жидкости и газа, связанных с расчетами вихревых течений в струях, каналах и кавернах, а также отрывных течений, возникающих при обтекании тел различной формы. Обсуждается визуализация результатов, полученных на основе вихреразрешающих подходов к моделированию турбулентности.

Новые вычислительные технологии

Загрузки

Опубликован

2016-03-11

Выпуск

Том 17 (2016): Выпуск 1.

Раздел

Раздел 1. Вычислительные методы и приложения

Авторы

К.Н. Волков

Балтийский государственный технический университет «Военмех» имени Д.Ф. Устинова
1-я Красноармейская ул., 1, 190005, Санкт-Петербург
• ведущий научный сотрудник

В.Н. Емельянов

Балтийский государственный технический университет «Военмех» имени Д.Ф. Устинова
1-я Красноармейская ул., 1, 190005, Санкт-Петербург
• профессор

И.В. Тетерина

Балтийский государственный технический университет «Военмех» имени Д.Ф. Устинова
1-я Красноармейская ул., 1, 190005, Санкт-Петербург
• доцент

М.С. Яковчук

Балтийский государственный технический университет «Военмех» имени Д.Ф. Устинова
1-я Красноармейская ул., 1, 190005, Санкт-Петербург
• доцент

Библиографические ссылки

  1. C. D. Hansen and C. R. Johnson (Eds.), The Visualization Handbook (Elsevier, Burlington, 2005).
  2. A. E. Bondarev, V. A. Galaktionov, and V. M. Chechetkin, “Analysis of the Development Concepts and Methods of Visual Data Representation in Computational Physics,” Zh. Vychisl. Mat. Mat. Fiz. 51 (4), 669-683 (2011) [Comput. Math. Math. Phys. 51 (4), 624-636 (2011)].
  3. K. N. Volkov and V. N. Emel’yanov, Large Eddy Simulation in Calculations of Turbulent Flows (Fizmatlit, Moscow, 2008) [in Russian].
  4. J. Jeong and F. Hussain, “On the Identification of a Vortex,” J. Fluid Mech. 285, 69-94 (1995).
  5. J. C. R. Hunt, A. A. Wray, and P. Moin, Eddies, Stream, and Convergence Zones in Turbulent Flows , Report CTR-S88 (Center for Turbulent Research, Palo Alto, 1988), pp. 193-208.
  6. G. Haller, “An Objective Definition of a Vortex,” J. Fluid Mech. 525, 1-26 (2005).
  7. M. Jiang, R. Machiraju, and D. Thompson, “Detection and Visualization of Vortices,” in The Visualization Handbook (Orlando, Academic, 2005), pp. 287-301.
  8. Y. Levy, D. Degani, and A. Seginer, “Graphical Visualization of Vortical Flows by Means of Helicity,” AIAA J. 28 (8), 1347-1352 (1990).
  9. C. H. Berdahl and D. S. Thompson, “Eduction of Swirling Structure Using the Velocity Gradient Tensor,” AIAA J. 31 (1), 97-103 (1993).
  10. M. S. Chong, A. E. Perry, and B. J. Cantwell, “A General Classification of Three-Dimensional Flow Fields,” Phys. Fluids A 2 (5), 765-777 (1990).
  11. M. Tabor and I. Klapper, “Stretching and Alignment in Chaotic and Turbulent Flows,” Chaos Solitons Fract. 4 (6), 1031-1055 (1994).
  12. D. C. Banks and B. A. Singer, “A Predictor-Corrector Technique for Visualizing Unsteady Flow,” IEEE Trans. Vis. Comput. Graph. 1 (2), 151-163 (1995).
  13. D. Sujudi and R. Haimes, “Identification of Swirling Flow in 3D Vector Fields,” AIAA Paper 95-1715 (1995).
  14. M. Roth and R. Peikert, “A Higher-Order Method for Finding Vortex Core Lines,” in Proc. IEEE Conf. on Visualization, Research Triangle Park, USA, October 18-23, 1998 (IEEE Press, Los Alamos, 1998), pp. 143-150.
  15. R. C. Strawn, D. N. Kenwright, and J. Ahmad, “Computer Visualization of Vortex Wake Systems,” AIAA J. 37 (4), 511-512 (1999).
  16. I. A. Sadarjoen, F. H. Post, B. Ma, et al., “Selective Visualization of Vortices in Hydrodynamic Flows, in Proc. IEEE Conf. on Visualization, Research Triangle Park, USA, October 18-23, 1998 (IEEE Press, Los Alamos, 1998), pp. 419-422.
  17. M. Jiang, R. Machiraju, and D. Thompson, “A Novel Approach to Vortex Core Region Detection,” in Proc. 4th Joint Eurographics/IEEE TCVG Symp. on Visualization (VisSym-02), Barcelona, Spain, 27-29 May 27-29, 2002 (Eurographics Association, Aire-la-Ville, 2002), pp. 217-225.
  18. S. Kida and H. Miura, “Identification and Analysis of Vortical Structures,” Eur. J. Mech. B Fluids 17 (4), 471-488 (1998).
  19. Y. Dubief and F. Delcayre, “On Coherent-Vortex Identification in Turbulence,” J. Turbul. 1 (1), 1-22 (2000).
  20. R. D. Knowles, M. V. Finnis, A. J. Saddington, and K. Knowles, “Planar Visualization of Vortical Flows,” Proc. of the Institution of Mechanical Engineers, Part G: Journal of Aerospace Engineering 220 (6), 619-627 (2006).
    doi 10.1243/09544100JAERO75
  21. K. N. Volkov, “Topology of an Incompressible Viscous-Fluid Flow in a Cubic Cavity with a Moving Cover,” Inzh. Fiz. Zh. 79 (2), 86-71 (2006) [J. Eng. Phys. Thermophys. 79 (2), 295-300 (2006)].
  22. K. N. Volkov, “An Implementation of the Splitting Scheme on Staggered Grids for Computing Nonstationary Flows of Viscous Incompressible Fluid,” Vychisl. Metody Programm. 6, 269-282 (2005).
  23. K. N. Volkov, “Combustion of Single Aluminium Droplet in Two-Phase Flow,” in Heterogeneous Combustion (Nova Science, New York, 2011), pp. 191-260.
  24. V. A. Gushchin, A. V. Kostomarov, and P. V. Matyushin, “3D Visualization of the Separated Fluid Flows,” J. Vis. 7 (2), 143-150 (2004).
  25. K. Volkov, S. Mitchell, and S. Handsaker, “Aerodynamics and Performance of Wind Turbines Integrated in the Existing Infrastructure,” in Advances in Energy Research and Developments (ORIC Publ., Little Rock, 2014), pp. 129-188.
  26. L. E. Jones, R. D. Sandberg, and N. D. Sandham, “Direct Numerical Simulations of Forced and Unforced Separation Bubbles on an Airfoil at Incidence,” J. Fluid Mech. 602, 175-207 (2008).
  27. K. N. Volkov, “Large-Eddy Simulation of Turbulence-Induced Aero-Optical Effects in Free Shear and Wall Bounded Flows,” in Turbulent Flows: Prediction, Modeling and Analysis (Nova Science, New York, 2013), pp. 27-69.