Численное исследование полей скорости и давления в плоском канале при наличии на его стенке квадратного препятствия

Abstract

Представлены результаты численного расчета течения в плоском канале при наличии на его нижней стенке выступа с квадратной формой поперечного сечения. Метод расчета основан на прямом решении нестационарных уравнений Навье-Стокса в переменных скорость-давление методом конечных разностей с использованием разнесенных сеток. Приведены результаты численного исследования полей скорости, давления и вихревой структуры потока в области расположения уступа при различных числах Рейнольдса и заданной геометрии препятствия. Показано, что при числах Рейнольдса больше 400 существуют вторичные вихревые образования на верхней и нижней стенках канала.

Представлені результати чисельного розрахунку течії у плоскому каналі при наявності на його нижній стінці виступу з квадратною формою поперечного перетину. Метод розрахунку оснований на прямому вирішенні нестаціонарних рівнянь Нав'є-Стокса у змінних швидкість-тиск методом кінцевих відмінностей з використанням рознесених сіток. Наведені результати чисельного дослідження полів швидкості, тиску і вихрової структури потоку в області розташування уступу при різноманітних числах Рейнольда і заданій геометрії перешкод. Показано, що при числах Рейнольдса більше 400 існує вторинне вихрове утворення на верхній і нижній стінках каналу.

The paper presents results of numerical simulation of a laminar flow over a single ledge of a rectangular cross section, the ledge having been located on a bottom wall of a flat linear channel. The computational method is based on the application of a universal discrete analogue of Navier-Stokes equations in velocity-pressure variables. A system of algebraic differential equations is solved using the iteration method for identification. Numerical results are presented for velocity and pressure fields as well as for the flow vortical structure in the ledge area. For the given ledge geometry, the Reynolds number impact is studied on the vortex structure, pressure field and a size of the circulation zone behind the obstacle. Secondary vortex formations over top and bottom walls of the channel are shown to develop in the flow for Reynolds numbers greater than 400.