Искусственные граничные условия при ILES-моделировании течения в плоском канале по схеме Кабаре

Авторы

  • Д.Г. Асфандияров Институт проблем безопасного развития атомной энергетики РАН

DOI:

https://doi.org/10.26089/NumMet.v20r102

Ключевые слова:

плоский канал, ILES, схема Кабаре, искусственные граничные условия

Аннотация

Представлены результаты ILES-моделирования классической задачи течения вязкой несжимаемой жидкости в плоском канале по схеме Кабаре. Рассматривается возможность модификации расчета течения возле стенки для более точного определения средних характеристик. Предложено введение "искусственных" граничных условий путем использования в первом слое ячеек вблизи стенки специальной модели вихревой вязкости для корректного учета сдвиговых эффектов. Приводится сравнение результатов расчета течения в плоском канале по схеме Кабаре с предложенными искусственными граничными условиями и без в широком диапазоне чисел Рейнольдса. Показано, что введенные модификации в пристеночном слое позволяют повысить точность определения средних характеристик течения, в особенности вторых моментов. Полученные данные также сравниваются с результатами LES-моделирования с использованием псевдоспектрального метода и с данными прямого численного моделирования.

Автор

Д.Г. Асфандияров

Институт проблем безопасного развития атомной энергетики РАН
Большая Тульская ул., д. 52, 115191, Москва
• младший научный сотрудник

Библиографические ссылки

  1. K. N. Volkov and V. N. Emel’yanov, Large Eddy Simulation in Calculations of Turbulent Flows (Fizmatlit, Moscow, 2008) [in Russian].
  2. U. Schumann, “Subgrid Scale Model for Finite Difference Simulations of Turbulent Flows in Plane Channels and Annuli,” J. Comput. Phys. 18 (4), 376-404 (1975).
  3. E. Léveque, F. Toschi, L. Shao, and J.-P. Bertoglio, “Shear-Improved Smagorinsky Model for Large-Eddy Simulation of Wall-Bounded Turbulent Flows,” J. Fluid Mech. 570, 491-502 (2007).
  4. V. M. Goloviznin, M. A. Zaitsev, S. A. Karabasov, and I. A. Korotkin, New CFD Algorithms for Multiprocessor Computer Systems (Mosk. Gos. Univ., Moscow, 2013) [in Russian].
  5. V. Yu. Glotov, A Mathematical Model of Free Turbulence Based on Maximum Principle. Candidate’s Dissertation in Mathematics and Physics (Keldysh Institute of Applied Mathematics, Moscow, 2015).
  6. D. G. Asfandiyarov, B. I. Berezin, and S. A. Finogenov, “Direct Numerical Simulation of a Turbulent Flow of Viscous Incompressible Fluid in a 2D Channel Using Scheme CABARE,” Voprosy Atomn. Nauki Tekhn., No. 4, 57-62 (2013).
  7. D. G. Asfandiyarov, V. M. Goloviznin, and S. A. Finogenov, “Parameter-Free Method for Computing the Turbulent Flow in a Plane Channel in a Wide Range of Reynolds Numbers,” Zh. Vychisl. Mat. Mat. Fiz. 55 (9), 1545-1558 (2015) [Comput. Math. Math. Phys. 55 (9), 1515-1526 (2015)].
  8. D. G. Asfandiyarov, S. A. Finogenov, and V. M. Goloviznin, “Direct Numerical Simulation of Near-Wall Turbulence in a Plane Channel in a Wide Range of Reynolds Numbers,” Voprosy Atomn. Nauki Tekhn., No. 2, 48-58 (2016).
  9. V. M. Goloviznin, I. A. Korotkin, and S. A. Finogenov, “Parameter-Free Numerical Method for Modeling Thermal Convection in Square Cavities in a Wide Range of Rayleigh Numbers,” Vychisl. Mekhan. Sploshn. Sred 8 (1), 60-70 (2015).
  10. V. M. Goloviznin, I. A. Korotkin, and S. A. Finogenov, “Turbulent Natural Convection Modeling in Enclosed Tall Cavities,” Vychisl. Mekhan. Sploshn. Sred 9 (3), 253-263 (2016).
  11. P. Sagaut, Large Eddy Simulation for Incompressible Flows. An Introduction (Springer, Berlin, 2006).
  12. R. D. Moser, J. Kim, and N. N. Mansour, “Direct Numerical Simulation of Turbulent Channel Flow up to Re_τ=590,” Phys. Fluids. 11 (4), 943-945 (1999).
  13. J. Graham, K. Kanov, X. I. A. Yang, et al., “A Web Services Accessible Database of Turbulent Channel Flow and Its Use for Testing a New Integral Wall Model for LES,” J. Turbul. 17 (2), 181-215 (2016).

Загрузки

Опубликован

22-01-2019

Как цитировать

Асфандияров Д.Г. Искусственные граничные условия при ILES-моделировании течения в плоском канале по схеме Кабаре // Вычислительные методы и программирование. 2019. 20. 12-20. doi 10.26089/NumMet.v20r102

Выпуск

Раздел

Раздел 1. Вычислительные методы и приложения