2023, Выпуск 3

EDN: UXKQJC

Авторы

Щербаков С.И.

Организация

АО «Государственный научный центр Российской Федерации – Физико-энергетический институт имени А.И. Лейпунского», Обнинск, Россия

Щербаков С.И. – старший научный сотрудник. Контакты: 2490333, Калужская обл., г. Обнинск, пл. Бондаренко, 1. Тел.: (484) 399-84-43; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в браузере должен быть включен Javascript..

Аннотация

Работа посвящена описанию взаимодействия в турбулентном течении (переноса импульса), вычисляемого через осредненные по пространству характеристики течения, для использования в численных расчетах в дискретной области. Предлагается расчетная модель, которая содержит кроме традиционного описания взаимодействия через касательные напряжения и турбулентную вязкость, новый механизм локальных торможений, пропорциональных местной скорости сдвига жидкости и скорости самой жидкости. Есть две причины, по которым предлагаемая модель была реализована. Первая – теоретическое описание механизмов турбулентности в текущей жидкости. Механизмов оказалось два – автогенерация локальных кратковременных торможений потока и образование множества мелких тороидальных вихрей в результате неустойчивости при растяжении вихревых трубок. Двойственная структура сил взаимодействия в турбулентном потоке должна быть реализована в расчетных моделях. Вторая причина – практически не удается получить приемлемые результаты в расчете сложных геометрий с одним набором констант для модели касательных напряжений – эквивалентная вязкость должна меняться в десятки раз по пространству течения, что вызывает сомнения. Предлагаемая алгебраическая модель турбулентного взаимодействия содержит дополнительно описание нормальных турбулентных напряжений, вызванных локальными торможениями в потоке и приводящих к перераспределению скоростей в сечении потока. В совокупности, модель имеет две константы и позволяет получать достоверные результаты в случаях, когда важно знание о расположении и размерах структур течения в пространстве оборудовании без точного анализа профиля скорости. Модель используется в расчетной среде Turboflow для сравнительного анализа инженерных решений.

Ключевые слова
турбулентное течение жидкости, численный расчет, осредненные скорости, крупная расчетная сетка, алгебраические модели турбулентности

Полная версия статьи (PDF)

Список литературы

УДК 532.517.4

Вопросы атомной науки и техники. Cерия: Ядерно-реакторные константы, 2023, № 3, c. 265–272