Моделирование турбулентных течений с использованием алгебраической модели рейнольдсовых напряжений с универсальными пристеночными функциями
Автор: Козелков Андрей Сергеевич, Курулин Вадим Викторович, Пучкова Ольга Леонидовна, Лашкин Сергей Викторович
Журнал: Вычислительная механика сплошных сред @journal-icmm
Статья в выпуске: 1 т.7, 2014 года.
Бесплатный доступ
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.
Турбулентные течения, модели напряжений рейнольдса, компоненты тензора напряжений рейнольдса, анизотропия, универсальные пристеночные функции, пограничный слой
Короткий адрес: https://sciup.org/14320706
IDR: 14320706 | DOI: 10.7242/1999-6691/2014.7.1.5
Список литературы Моделирование турбулентных течений с использованием алгебраической модели рейнольдсовых напряжений с универсальными пристеночными функциями
- Роуч П. Вычислительная гидродинамика. -М.: Мир, 1980. -618 с.
- Волков К.Н., Емельянов В.Н. Моделирование крупных вихрей в расчетах турбулентных течений. -М.: Физматлит, 2008. -364 c.
- Белов И.А., Исаев С.А. Моделирование турбулентных течений: Учеб. пособие. -СПб.: Изд-во БГТУ, 2001. -108 с.
- Снегирев А.Ю. Высокопроизводительные вычисления в технической физике. Численное моделирование турбулентных течений: Учеб. пособие -СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2009. -143 с.
- Wilcox D.C. Turbulence modeling for CFD. -La Canada, CA: DCW Industries, 1998. -362 p.
- 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.
- Menter F.R. Two-equation eddy-viscosity turbulence models for engineering applications//AIAA J. -1994. -V. 32, N. 8. -P. 1598-1605.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- Rodi W. A new algebraic relation for calculating the Reynolds stresses//Z. Angew. Math. Mech. -1976. -V. 56. -P. 219-221.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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).
- Launder B.E., Spalding D.B. The numerical computation of turbulent flows//Comput. Method. Appl. M. -1974. -V. 3, N. 2. -P. 269-289.
- 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).
- 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.
- 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.
- Волков К.Н., Емельянов В.Н. Течения и теплообмен в каналах и вращающихся полостях. -М.: Физматлит, 2010. -488 c.
- Menter F.R. Two-equation eddy-viscosity turbulence models for engineering applications//AIAA J. -1994. -V. 32, N. 8. -P. 1598-1605.
- 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.
- 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.
- 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).
- 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.
- 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.
- 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.
