Numerical modelling of swirling momentumless turbulent wake dynamics

Author:

Деменков Андрей Геннадьевич,Черных Геннадий Георгиевич

Abstract

С применением математической модели, включающей осредненные уравнения движения и дифференциальные уравнения переноса нормальных рейнольдсовых напряжений и скорости диссипации, выполнено численное моделирование эволюции безымпульсного закрученного турбулентного следа с ненулевым моментом количества движения за телом вращения. Получено, что начиная с расстояний порядка 1000 диаметров от тела течение становится автомодельным. На основе анализа результатов численных экспериментов построены упрощенные математические модели дальнего следа. Swirling turbulent jet flows are of interest in connection with the design and development of various energy and chemical-technological devices as well as both study of flow around bodies and solving problems of environmental hydrodynamics, etc. An interesting example of such a flow is a swirling turbulent wake behind bodies of revolution. Analysis of the known works on the numerical simulation of swirling turbulent wakes behind bodies of revolution indicates lack of knowledge on the dynamics of the momentumless swirling turbulent wake. A special case of the motion of a body with a propulsor whose thrust compensates the swirl is studied, but there is a nonzero integral swirl in the flow. In previous works with the participation of the authors, a numerical simulation of the initial stage of the evolution of a swirling momentumless turbulent wake based on a hierarchy of second-order mathematical models was performed. It is shown that a satisfactory agreement of the results of calculations with the available experimental data is possible only with the use of a mathematical model that includes the averaged equations of motion and differential equations for the transfer of normal Reynolds stresses along the rate of dissipation. In the present work, based on the above mentioned mathematical model, a numerical simulation of the evolution of a far momentumless swirling turbulent wake with a nonzero angular momentum behind the body of revolution is performed. It is shown that starting from distances of the order of 1000 diameters from the body the flow becomes self-similar. Based on the analysis of the results of numerical experiments, simplified mathematical models of the far wake are constructed. The authors dedicate this work to the blessed memory of Vladimir Alekseevich Kostomakha.

Publisher

Federal Research Center for Information and Computational Technologies

Subject

Applied Mathematics,Computational Theory and Mathematics,Computational Mathematics,Computer Networks and Communications,Numerical Analysis,Software

Reference21 articles.

1. Reynolds, A.J. Similarity in swirling wakes and jets // J. Fluid Mech. 1962. Vol. 15, No. 2. P. 241-243.

2. Шетц Дж. Турбулентные течения. Процессы вдува и перемешивания. М.: Мир, 1984. 247 с.

3. Гумилевский А.Г. Исследование безымпульсных закрученных следов на основе двухпараметрической модели турбулентности // Изв. РАН. Сер. МЖГ. 1992. Т. 27, № 3. С. 35-41.

4. Гумилевский А.Г. Автомодельность и законы вырождения в следах с компенсацией по импульсу и моменту количества движения // Изв. РАН. Сер. МЖГ. 1993. Т. 28, № 5. С. 35-41.

5. Костомаха В.А., Леснова Н.В. Турбулентный закрученный след за сферой с полной или частичной компенсацией силы сопротивления // Прикладная механика и техническая физика. 1995. Т. 36, № 2. С. 88-98.

同舟云学术

1.学者识别学者识别

2.学术分析学术分析

3.人才评估人才评估

"同舟云学术"是以全球学者为主线,采集、加工和组织学术论文而形成的新型学术文献查询和分析系统,可以对全球学者进行文献检索和人才价值评估。用户可以通过关注某些学科领域的顶尖人物而持续追踪该领域的学科进展和研究前沿。经过近期的数据扩容,当前同舟云学术共收录了国内外主流学术期刊6万余种,收集的期刊论文及会议论文总量共计约1.5亿篇,并以每天添加12000余篇中外论文的速度递增。我们也可以为用户提供个性化、定制化的学者数据。欢迎来电咨询!咨询电话:010-8811{复制后删除}0370

www.globalauthorid.com

TOP

Copyright © 2019-2024 北京同舟云网络信息技术有限公司
京公网安备11010802033243号  京ICP备18003416号-3