Численное исследование осесимметричных струйных течений на основе турбулентной модели νt-92

Муродил Эркинжон угли Мадалиев

Аннотация


В работе проводится верификация турбулентной модели Секундова νt-92  для различных струй. На основе этой модели проведены численные исследования осесимметричной дозвуковой холодной, горячей и околозвуковой струи. Для численной реализации уравнения гидродинамики записаны в переменных Мизеса и использована неявная абсолютно устойчивая схема второго порядка точности в поперечном и первого порядка в продольном направлениях. Для сравнения полученных численных результатов использованы опытные данные из базы данных NASA, где представлены не только данные экспериментов последних лет, но сравнительный анализ многих моделей турбулентности. Сравнения проведены по распространению осевой скорости потока, по профилю турбулентных напряжений и продольной скорости в различных сечениях. Показано, что модель количественно хорошо описывает основные параметры несжимаемой и сжимаемой турбулентных струй. Было выявлено, что модель Секундова νt-92 менее подвержена к так называемой «аномалии» круглой струи, суть которой заключается в том, что многие другие RANS модели дают очень сильное расширение для осесимметричных струй.


Ключевые слова


осредненные по Рейнольдсу уравнения Навье—Стокса, модель Секундова νt-92; прогонка; функция тока; турбулентное напряжение

Полный текст:

PDF

Литература


Abramovich G.N. Theory of turbulent jets. M.: Nauka, 1984. 716 p. (in Russian)

Kudimov N.F., Safronov A.V., Tretyakova O.N. The results of experimental studies of the interaction of multiblock supersonic turbulent jets with an obstacle. Trudy MAI. 2013. no. 69. (in Russian)

Kudimov N.F., Safronov A.V., Tretyakova O.N. Numerical simulation of the interaction of multiblock supersonic turbulent jets with a barrier. Trudy MAI. 2013. no. 70. (in Russian)

Cristopher R. Responsible NASA official. "Turbulence modeling Resource. NASA Langley Research Center". URL: http://turbmodels.larc.nasa.gov (accessed: 04.04.2019).

Spalart P.R., Allmaras S.R. A One-Equation Turbulence Model for Aerodynamic Flows. AIAA Journal. 1992. Vol. 439. DOI: 10.2514/6.1992-439.

Menter F.R. Two-equation eddy viscosity turbulence models for engineering applications. AIAA Journal. 1994. Vol. 32, no. 8. P. 1598–1605. DOI: 10.2514/3.12149.

Malikov Z. Mathematical Model of Turbulence Based on the Dynamics of Two Fluids. Applied Mathematic Modeling. 2020. Vol. 82. P. 409–436. DOI: 10.1016/j.apm.2020.01.047.

Bradshaw P., Ferriss D.H., Atwell N.P. Calculation of boundary layer development using the turbulent energy equation. Journal of Fluid Mechanics. 1967. Vol. 28, no. 3. P. 593–616. DOI: 10.1017/S0022112067002319.

Shur M., Strelets M., Zaikov L., et al. Comparative Numerical Testing of One- and Two-Equation Turbulence Models for Flows with Separation and Reattachment. AIAA. 1995. DOI: 10.2514/6.1995-863.

Mises R. von. Bernerkungen zur Hydrodinamik. Z. Angew. Math. Mech. 1927. Vol. 7. P. 425–431.

Sukhinov A.I., Chistakov A.E., Iakobovskii M.V. Accuracy of the Numerical Solution of the Equations of Diffusion-Convection Using the Difference Schemes of Second and Fourth Order Approximation Error. Bulletin of the South Ural State University. Series: Computational Mathematics and Software Engineering. 2016. Vol. 5, no. 1. P. 47–62. (in Russian) DOI: 10.14529/cmse160105.




DOI: http://dx.doi.org/10.14529/cmse200405