Индуцированное диффузией течение на клине

Abstract

Расчет установившегося двухмерного течения, индуцированного прерыванием фонового молекулярного переноса стратифицирующей компоненты непроницаемым клином, погруженным в покоящуюся несжимаемую жидкость, выполнен методом конечных объемов на основе решателей собственной разработки, дополняющих открытый пакет OpenFOAM. Визуализированы картины полей возмущений плотности, давления, скорости, завихренности, скорости бароклинной генерации завихренности и скорости диссипации механической энергии около горизонтального клина. Показана сложная ячеистая структура течения в непосредственной окрестности и вдали от препятствия. Проведенные расчеты динамических характеристик клина выявили существенное превышение горизонтальной компоненты подъемной силы над величиной сопротивления трения, что иллюстрирует эффективность пропульсивного механизма самодвижения клина вдоль горизонта нейтральной плавучести.

Розрахунок усталеної двовимiрної течiї, iндукованої перериванням фонового молекулярного переносу стратифiкуючої компоненти непроникним клином, зануреним в нестисливу рiдину, виконано методом кiнцевих об’ємiв на основi вирiшувачiв власної розробки, що доповнюють вiдкритий пакет OpenFOAM. Вiзуалiзовано картини полiв збурень густини, тиску, швидкостi, завихреностi, швидкостi бароклинної генерацiї завихреностi i швидкостi дисипацiї механiчної енергiї бiля горизонтального клина. Показано складну комiрчасту структуру течiї в безпосереднiй близькостi вiд перешкоди та далеко вiд неї. Проведенi розрахунки динамiчних характеристик клину виявили iстотне перевищення горизонтальної компоненти пiдйомної сили над величиною опору тертя, що iлюструє ефективнiсть пропульсивного механiзму саморуху клина вздовж горизонту нейтральної плавучостi.

The calculation of a two-dimensional steady flow induced by interruption of the background molecular transport of a stratifying component by an impermeable wedge immersed in a quiescent incompressible fluid is performed using the finite volume method in the original solvers of the open source OpenFOAM package. The fields of density perturbation, pressure, velocity components, vorticity, baroclinic generation of vorticity, and mechanical energy dissipation rate are visualized near the horizontally located wedge. It is shown that a complex cellular flow structure appears both in a close vicinity of the obstacle and far away from it. The calculations of the dynamical characteristics of the wedge revealed that the horizontal component of the lift force exceeds significantly the drag one, which illustrates an efficiency of the propulsion mechanism of self-movement of the wedge along the neutral buoyancy horizon.