Моделирование осесимметричных струйных течений с использованием дифференциальных моделей турбулентной вязкости

Механика жидкости, газа и плазмы


Авторы

Ларина Е. В.1*, Крюков И. А.2**, Иванов И. Э.3***

1. Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), Волоколамское шоссе, 4, Москва, A-80, ГСП-3, 125993, Россия
2. Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского РАН, ИПМех РАН, проспект Вернадского, 101,корп.1, Москва, 119526, Россия
3. Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, Ленинские горы, 1, Москва, 119991, Россия

*e-mail: larinaelenav@gmail.com
**e-mail: kryukov@ipmnet.ru
***e-mail: ivanovmai@mail.ru

Аннотация

Работа посвящена численному моделированию с использованием моделей турбулентности, включающих дифференциальное уравнение для турбулентной вязкости. Проведены верификационные расчеты для автомодельных течений в дозвуковой струе и пограничном слое. Получено хорошее согласие с экспериментом (для струи) и аналитическими решениями (для пограничного слоя). Проведено численное моделирование сверхзвуковых струйных течений в нерасчетных случаях и сравнение с экспериментальными данными для различных моделей турбулентности. Использовались k-ε-μt, k-ε-μt(Λ), νt-92 и Spalart‑Allamaras модели турбулентности.

Ключевые слова

трехпараметрическая модель турбулентности, сверхзвуковая осесимметричная недорасширенная и перерасширенная струя, пограничный слой

Библиографический список

  1. Кудимов Н.Ф., Сафронов А.В., Третьякова О.Н. Результаты экспериментальных исследований взаимодействия многоблочных сверхзвуковых турбулентных струй с преградой // Труды МАИ, 2013, № 69: http://www.mai.ru/science/trudy/published.php?ID=43076

  2. Кудимов Н.Ф., Сафронов А.В., Третьякова О.Н. Численное моделирование взаимодействия многоблочных сверхзвуковых турбулентных струй с преградой // Труды МАИ, 2013, № 70: http://www.mai.ru/science/trudy/published.php?ID=44440

  3. Иванов И.Э., Крюков И.А. Квазимонотонный метод повышенного порядка точности для расчета внутренних и струйных течений невязкого газа // Математическое моделирование РАН. 1996. Т. 8. № 6. С. 47-55.

  4. Иванов И.Э., Кpюков И.А., Метод расчета турбулентных сверхзвуковых течений // Математическое моделирование РАН. 2009. Т.21 № 12. С. 103-121.

  5. Иванов И. Э., Крюков И. А., Ларина Е. В. Влияние времени релаксации турбулентной вязкости на моделирование течений в соплах и струях // Известия Российской академии наук. Механика жидкости и газа. 2014. № 5. С. 149-159.

  6. Yoshizawa A., Abe H., Matsuo Y., Fujiwara H., Mizobuchi Y. A Reynolds‑averaged turbulence modeling approach using three transport equations for the turbulent viscosity, kinetic energy, and dissipation rate // Physics of fluids, 2012, V.24, Is.7, 075109. http://dx.doi.org/10.1063/1.4733397

  7. Гуляев А.Н., Козлов В.Е., Секундов А.Н. К созданию универсальной однопараметрической модели для турбулентной вязкости // Известия РАН. Механика жидкости и газа. 1993. № 4. С. 69-81.

  8. Spalart, P. R. and Allmaras, S. R. A One-Equation Turbulence Model for Aerodynamic Flows. Recherche Aerospatiale, No. 1, 1994, pp. 5-21.

  9. Launder B.E., Spalding D.B. The numerical computation of turbulent flows // Computer Meth. Appl. Mech. Engn., 1974, Vol. 3, № 2, pp. 269-289.

  10. Sarkar S., Erlebacher G., Hussaini M.Y., Kreiss H.O. The analysis and modelling of dilatational terms in compressible turbulence // J. Fluid Mech., 1991, Vol. 227, pp. 473–493.

  11. Abe K., Kondoh T., Nagano Y. On Reynolds-stress expressions and near-wall scaling parameters for predicting wall and homogeneous turbulent shear flows // Int. J. Heat Fluid Flow 18, 266, 1997.

  12. Абрамович Г.Н. Теория турбулентных струй. — М.: Гос. изд-во физ.-мат. литературы, 1960. — 715 с.

  13. Seiner J.M., Norum T.D. Experiments of shock associated noise on supersonic jets // AIAA Pap. 79-1526, 1979.

  14. Глушко Г.С., Иванов И.Э., Крюков И.А. Моделирование турбулентности в сверхзвуковых струйных течениях // Физико-химическая кинетика в газовой динамике, 2010, Т.9, URL: http://chemphys.edu.ru/issues/2010-9/articles/142/

  15. Saddington A. J., Lawson N. J., Knowles K. An experimental and numerical investigation of under expanded turbulent jets // Aaeronaut. Journal. 2004. V. 108. № 1081. Pp. 145–152.

  16. Zapryagaev V.I., Kudryavtsev A.N., Lokotko A.V. An experimental and numerical study of a supersonic jet shockwave structure, West East High Speed Flow Fields 2002, CIMNE, Barcelona, Spain, 2002, 6 pp.


Скачать статью

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2000—2024

 Вход