Модели турбулентной вязкости

В работе [122] представлены результаты расчета турбулентной смешанной конвекции конечно-разностным методом. Расчетные результаты для вынужденной конвекции не согласуются с известными экспериментальными данными, по-видимому, вследствие неопределенностей использованного в работе метода замыкания уравнений. В последующей работе [123] дополнительно учтены источники объемного тепловыделения при использовании иной модели турбулентной вязкости. Было установлено, что объемные источники тепла оказывают пренебрежимо малое влияние на профили скорости, однако профили температуры существенно изменяются. Данные экспериментальных исследований турбулентной смешанной конвекции [10,11] показали, что противодействующие выталкивающие силы вызывают появление сильных возмущений в поле температуры и в итоге интенсификацию теплообмена. Работа [171] посвящена расчету влияния выталкивающей силы и ускорения вследствие теплового расщирения жидкости в вертикальной трубе. Это ускорение играет особенно важную роль для жидкостей в окрестности их критических точек. Был сделан вывод, что выталкивающая сила и ускорение оказывают примерно одинаковое влияние на перенос тепла. [c.634]

В моделях первого порядка коэффициент турбулентного переноса выражается через параметры осредненного течения. В одной из таких моделей турбулентная вязкость представлена формулой, содержащей длину пути перемешивания I и скорость осредненного течения [c.80]

Модели турбулентности, базирующиеся на гипотезе Буссинеска (2.3.2.3), называются моделями турбулентной вязкости. Важными достоинствами этих моделей являются их относительная простота, наглядность и вычислительная эффективность в рамках гипотезы Буссинеска проблема замыкания уравнений Рейнольдса сводится к определению только одной скалярной величины (турбулентной вязкости) вместо шести компонент [c.108]

Модели турбулентной вязкости [c.108]

Еще один существенный недостаток алгебраических моделей турбулентной вязкости, который проявляется при расчете не только сложных, но и относительно простых турбулентных течений типа пограничного слоя, состоит в том, что в силу своей локальности (турбулентная вязкость полностью определяется локальными параметрами осредненного течения в рассматриваемой точке потока) они мгновенно реагируют на изменение этих параметров и условий на внешней границе пограничного слоя, в то время как в реальных турбулентных потоках существенную роль играют эффекты памяти (см., например, [1]). [c.109]

Наиболее удачная попытка избавиться от этого недостатка, оставаясь в рамках алгебраических моделей турбулентной вязкости, была предпринята Б. Болдуином и X. Ломаксом [54]. В предложенной ими модели в качестве линейного масштаба во внешней области вместо толщины вытеснения пограничного слоя используется расстояние от стенки до точки, в которой функция [c.110]

Для учета процесса переноса была принята модель турбулентной вязкости, полученная из эксперимента [17] [c.203]

Одна из применяемых для замыкания системы модель турбулентной вязкости (так [c.354]

В работе [68] рассмотрены характеристики кругового восходящего факела. При ламинарном режиме течения использовалось разложение в ряд относительно точного рещения для Рг= 1,0 и Рг = 2,0. Для турбулентного режима течения применялась модель турбулентной вязкости, позволяющая получить точные решения, при турбулентных числах Прандтля 1,0 и 2,0. Приближенные решения были основаны на этих точных решениях. В работе 1[55] с помощью модели турбулентности Рей-хардта [51] исследовалось смешение струй разных газов с воздухом при истечении в затопленное пространство и проводились измерения параметров струй. В работе [67] описываются эксперименты со струями соленой воды, истекающими вниз в пресную воду. Для изучения эффектов, связанных с поперечным обтеканием, эти струи перемещались в горизонтальном направлении. [c.193]

В принципиальном плане модели рейнольдсовых напряжений существенно превосходят как линейные, так и нелинейные модели турбулентной вязкости. Однако убедительные примеры их существенного гфевос-ходства над последними при расчете сложных течений практически отсутствуют, что объясняется как сложностью таких моделей, так и некоторыми более фундаментальными проблемами, возникающими при их построении (см. 2.3.4). [c.108]

Несмотря на отмеченные недостатки, алгебраические модели турбулентной вязкости на протяжении многих лет были основным инструментом расчета турбулентных сдвиговых течений и достаточно широко используются вплоть до настоящего времени. Основы этих моделей были заложены еще в 1940-50-х гг. в классических работах Прандтля, Кармана, Колмогорова, Клаузера и Ван Дриста. В частности, подавляющее большинство известных в настоящее время алгебраических моделей базируются на двухслойной схеме турбулентного пограничного слоя, впервые предложенной Клаузером [44]. В рамках этой схемы пограничный слой делится на две области внутреннюю и внешнюю. Во внутренней (пристенной) области пограничного слоя, для которой характерны большие градиенты всех параметров потока, в качестве масштаба скорости обычно используется так называемая динамическая [c.109]

Одной из наиболее популярных алгебраических моделей турбулентной вязкости является модель Себе-си — Смита [53], которая достаточно часто используется в практике инженерных расчетов. Она построена на основе формул Прандтля и Ван Дриста (С8-2) во внутренней области и Клаузера и Клебанова (С8-4) во внешней области (здесь и далее ссылки на формулы относятся к 2.3.5, где приведены формулировки соответствующих моделей). На основе шрфокого сопоставления результатов расчетов, выполненных с помощью этой модели, с экспериментальными данными авторы модели ввели в демпфирующий множитель Ван Дриста и в формулу Клаузера дополнительные эмпирические функции, учитывающие влияние градиента давления, вдува и отсоса жидкости через обтекаемую поверхность, сжимаемости среды (С8-3) и низких чисел Рейнольдса (С8-5). Это позволило существенно расширить набор течений, для которых модель обеспечивает удовлетворительное согласование с экспериментом по основным характеристикам пограничного слоя. Однако, в силу общих для всех алгебраических моделей недо- [c.109]

Суммируя сказанное, можно констатировать, что, с одной стороны, область применения алгебраических и полудифференциальных моделей турбулентной вязкости весьма ограниченна, а с другой — что именно эти модели являются, по-видимому, оптимальным выбором для расчета течений типа пограничного слоя. [c.110]

Попытки более полного описания эллиптического механизма переноса турбулентности предпринимались также в [64] (была предложена соответствующая модель с одним дифференциальным уравнением) и в [98] (рассмотрена модель с двумя уравнениями переноса, сформулированными относительно турбулентной вязкости и линейного масштаба турбулентности Ь). При расчете течений, в которых роль эллиптического механизма несущественна, эта модель близка по свойствам к рассмотренной ранее модели у -92 [62]. С другой стороны, при расчете бессдврповых течений, например пограничного слоя на пластине, движущейся со скоростью, равной скорости внешнего высокотурбулентного потока, эта модель имеет принципиальное преимущество не только перед моделью у -92, но и перед другими моделями турбулентной вязкости. Следует, однако, отметить, что опыт использования обеих упомянутых моделей пока ограничен исследованиями самих авторов и явно недостаточен для каких-либо однозначных вьшодов. [c.113]

В результате потенциальные преимущества DRSM перед моделями, основанными на гипотезе Буссинеска, пока остаются во многом нереализованными. Более того, в ряде работ эти преимущества подвергаются определенным сомнениям. Это связано с тем, что уравнения переноса вторых одноточечных моментов (2.3.4.1) и уравнения переноса А , е, ш и других подобных характеристик турбулентности требуют для своего замыкания одинакового количества эмпирических предположений. В этом смысле отличие между дифференциальными моделями турбулентной вязкости с двумя уравнениями и DRSM состоит лишь в том, относительно каких характеристик турбулентности принимаются такие допущения [30]. [c.114]

Нелинейные модели турбулентной вязкости, так же как и ЕАЛ8М, сочетают в себе основные положительные качества дифференциальных моделей турбулентной вязкости и моделей рейнольдсовых напряжений с одной стороны, эти модели относительно просты с вычислительной точки зрения, а с другой — позволяют учесть анизотропию рейнольдсовых напряжений. В настоящее время предложен целый ряд таких моделей и проводится их интенсршное тестирование, в результате которого в ближайшие годы, 1Ю-видимому, будет дан ответ на вопрос об их реальных возможностях и перспективах. [c.115]

Конкретная реализация этой идеи, предложенная в [112], базируется на использовании модели турбулентной вязкости Спаларта — Аллмараса [63]. В частности, фигурирующее в диссипативном члене этой модели в качестве линейного масштаба турбулентности расстояние до стенки d (см. уравнение (SA-1) в подразделе 2.3.5.2) предлагается заменить на величину, определяемую соотношением [c.122]

Учитывая трудности, которые имели место при использовании в начале 70-х гг. маршевых методов параболического типа, Говинданом [90] разработана численная схема, в соответствии с которой уравнения Навье—Стокса рассматриваются как уравнения задачи с начальными данными по продольному направлению. С этой целью пренебрегается влиянием диффузии в указанном направлении, а продольный градиент давления трактуется как известный член типа источника. Полная система взаимосвязанных уравнений решается при помощи неитерациоиного алгоритма на каждом шаге по продольной координате, и, таким образом, решение определяется путем маршевого расчета по пространственным переменным. В [91 ] вычислительная программа и сам метод разработаны главным образом для расчета внутренних течений, аналогичных тем, которые формируются, например, в искривленных каналах. Вместе с тем они являются достаточно общими и пригодны для расчета многих типов внешних течений, в частности, реализующихся в области сопряжения крыла и фюзеляжа. Что касается моделирования турбулентности, то как привлекательная альтернатива полным уравнениям для рейнольдсовых напряжений использовались простая двухслойная алгебраическая модель турбулентной вязкости Болдуина и Ломэкса и (А—е)-модель турбулентности с двумя дополнительными уравнениями, основу которой, в свою очередь, составляет известная модель Джонса и Лондера. [c.78]

Выполненные авторами расчеты гюказывают, что в случае трехмерного течения в окрестности идеализированного сочленения крыла с фюзеляжем (/ - )-модель дает существенно более точные результаты, чем модель турбулентной вязкости, если используется соответствующее действительности условие прилипания на твердых границах. Однако результаты, получепные при помощи модели турбу-ЛСНТ1ЮЙ вязкости, не уступают в точности, если вблизи твердых границ используется условие, выведенное из закона стенки. В целом же для отмеченного типа течения не удается даже с помощью (Л-е)-модели хорошо рассчитать все харак- [c.78]

Одной из самых серьезных трудностей с которыми исследователь сталкивается при использовании алгебраической модели турбулентной вязкости является поиск методов ее корректного определения. Проведенный численный анализ различных моделей турбулентного переноса в задаче диффузии тяжелого неизотеричного газа /6/ позволил установить что наиболее близкое приближение к экспериментам обеспечивают модели переноса Г.Коленбрандера /7/ и Т.Спайсера-Д.Хавенса /8/. Предложенные ими эмпирические зависимости для скорости подвода воздуха к облаку () от массового числа Ричардсона (К ,) основаны на обработке большого числа экспериментальных данных по стратифицированным течениям в широком диапазоне изменения (0,1 < < 100000). Опираясь на анализ [c.100]

Следует отметить, что в моделях подобия параметр являётся интегральной величиной, осредненной по поперечному сечению струи. В предлащемой численной модели турбулентная вязкость, а следовательно, и скорость вовлечения является локальным параметром, вычисляемым в каждой точке расчетной области по найденным значениям скорости и плотности. В связи с этим выражение (6) нуждается в коррекции, а в качестве корректирующего множителя естественно выбрать выражение вида [c.119]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология