Численное моделирование отрывного турбулентного течения. Часть 1. Идентификация энергии когерентных структур

Abstract

Нестационарный трехмерный турбулентный поток несжимаемой жидкости над прямоугольной двумерной преградой в пограничном слое численно исследован с использованием гибридного LES/URANS-подхода, пристенных моделей и конечно-разностного метода. Отношение высоты к длине преграды составляет 4, число Рейнольдса для преграды Re равно 10500 и число Рейнольдса на "входе" Reδ=10500 для турбулентного пограничного слоя. Когерентные структуры идентифицируются посредством Q-критерия (ряд пороговых величин Qsi для всей области расчета). Численное моделирование выполнено для исследования Q-изоповерхностей и интегральных характериктик энергии. Обнаружены когерентные структуры разных конфигураций в большой вычислительной зоне.Нестаціонарний тривимірний турбулентний потік нестисливої рідини над прямокутною двохвимірною перешкодою в примежовому шарі чисельно досліджено, з використанням гібридного LES/URANS-підходу, пристінних моделей і кінцево-різницевого метода. Співвідношення висоти до довжини перешкоди становить 4, число Рейнольдса для перешкоди Re дорівнює 10500 та число Рейнольдса на "вході" Reδ=10500 для турбулентного примежового шару. Когерентні структури ідентифікуються за допомогою Q-критерію (ряд порогових величин Qsi для всієї області розрахунку). Чисельне моделюванння виконано для дослідження Q-ізоповерхонь та інтегральних характеристик енергії. Знайдені когерентні структури різних конфігурацій у великій розрахунковій зоні.The unsteady three-dimensional turbulent incompressible flow over a rectangular two-dimensional fence in the boundary layer is simulated using the hybrid LES/URANS-approach, wall models and finite-difference method. The aspect ratio (height/length) of the fence is 4, the fence Reynolds number Re is 10500, the inflow Reynolds number is Reδ=10500 for the turbulent boundary layer. The large-scale coherent structures are identified by the Q-criterion (set of the threshold values {Qsi} for total numerical domain). The simulation was performed to study the Q-isosurfaces and integral energy characteristic. The coherent structures of various configurations were identified in wide numerical range.