Режимы течения термовязкой жидкости в плоском неизотермическом слое
Ю.М. Куликов, Э.Е. Сон
Объединенный институт высоких температур РАН, Москва
Ключевые слова: термовязкость, точка перегиба, случайный шум, смешение, корреляционный фильтр, коррекция дивергенции, турбулентность
Страницы: 877-898
Аннотация
В работе подробно обсуждается постановка задачи о расчете трехмерного течения термовязкой жидкости в приближении слабой сжимаемости в кубической области, заключенной между плоскими стенками с различной температурой. В двух других направлениях задаются периодические граничные условия, причем в одном из них поддерживается постоянный перепад давления для сохранения напорного течения. Такая постановка позволяет проследить за эволюцией начальных возмущений, накладываемых на основное течение. Развитие течения зависит от характеристик возмущения, в данном случае рассматривается вырожденный одномерный шум, дивергенция которого равна нулю (далее - дивергентный шум), который затем фильтруется с помощью специального корреляционного фильтра. При использовании недивергентного шума необходимо применение алгоритма восстановления соленоидальности случайного поля скорости. По результатам моделирования установлено, что развитие случайного поля возмущений может приводить к двум качественно различным исходам: в первом случае ¾ относительно малой интенсивности возмущений ¾ происходит смена формы профиля скорости, связанная с исчезновением точки перегиба и увеличением расходных характеристик в 1,5-1,6 раза, во втором случае начинается турбулизация течения, сопровождаемая разрушением ядра потока и существенным падением расходных характеристик. В обоих исходах выход на стационарный режим течения: фактический ¾ в первом случае (в смысле неизменности полей скоростей) и статистический - во втором, происходит достаточно долго: до t ~ 200 в безразмерных единицах. Анализ течения проводится на основе интегральных кривых кинетической энергии и энстрофии, а также с помощью пространственного усреднения полученных массивов данных.
|
