Учебное пособие Санкт-Петербург 2001 2 удк 532. 517. 4 Б 43 Моделирование турбулентных течений: Учебное пособие / И. А. Белов, С. А




PDF просмотр
НазваниеУчебное пособие Санкт-Петербург 2001 2 удк 532. 517. 4 Б 43 Моделирование турбулентных течений: Учебное пособие / И. А. Белов, С. А
страница3/50
Дата конвертации21.03.2013
Размер0.65 Mb.
ТипУчебное пособие
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   50

6
штабные вихри не сохраняют ориентации средней скорости деформации. Они имеют
универсальную структуру, что облегчает их анализ.
В ламинарном течении под действием вязких напряжений, обусловленных моле-
кулярной  вязкостью,  кинетическая  энергия  среднего  течения  превращается  непо-
средственно во внутреннюю тепловую энергию (диссипация). В турбулентном тече-
нии вихри отбирают энергию из среднего течения и сохраняют ее некоторое время,
пока она не перейдет к мелким диссипативным вихрям. Кинетическая энергия турбу-
лентности, приходящаяся на единицу объема  1/2ú(u2 + v2 + w2), сосредоточе-
на  в  вихрях,  создающих  турбулентные  напряжения,  и  распределена  прямо  пропор-
ционально создаваемым напряжениям. Эти напряжения создаются крупными вихря-
ми, обладающими наилучшей способностью взаимодействовать со средним течени-
ем.  Более  мелкие  вихри  служат  лишь  проводниками  энергии  к  самым  мелким  вих-
рям, в которых она диссипируется вследствие вязкости. В центральной части типич-
ного  турбулентного  течения  в  трубе  (рис.1,в)  по  крайней  мере  половина  кинетиче-
ской  энергии  турбулентности  и  большая  часть  турбулентных  напряжений  обуслов-
лены вихрями с длиной волны, превышающей радиус трубы. Размер диссипативных
вихрей при этом зависит от вязкости; обычно их длина волны составляет меньше 1%
радиуса трубы.
Турбулентное движение всегда имеет все три компоненты, даже если у средней
скорости есть две составляющие.
Таким образом, по П.Брэдшоу [ 3 ], турбулентность – это трехмерное неста-
ционарное движение, в котором вследствие растяжения вихрей создается непре-
рывное  распределение  пульсаций  скорости  в  интервале  длин  волн  от  минималь-
ных,  определяемых  вязкими  силами,  до  максимальных,  определяемых  граничными
условиями течения.

4.  Математические  подходы  к  анализу  турбулентности.  Оценка  возможно-
стей компьютеров.
Исходной посылкой для математического описания турбулентных течений явля-
ется приемлемость для их интерпретации системы уравнений Навье-Стокса, описы-
вающей характеристики мгновенного течения жидкости.
Несмотря  на  значительный  прогресс  в  подходах,  основанных  на  решении  ука-
занной системы уравнений в рамках прямого численного моделирования или моде-
лирования  крупных  вихрей,  прежде  всего  обусловленный  развитием  суперкомпью-
теров,  пока  еще  нельзя  использовать  их  для  решения  задач  инженерной  практики.
Обоснованием  этого  служит  оценка,  согласно  которой  для  воспроизводимого  спек-
тра  турбулентных  вихрей  отношение  характерных  размеров  крупных  и  мелкомас-
штабных вихрей имеет порядок  Re3/4. Даже на ближайшие несколько десятилетий
определение всех турбулентных масштабов остается неразрешимой проблемой.
Статистическое  направление,  перспективное  в  общем  плане  для  теории  турбу-
лентности, также не привело до сих пор к результатам, существенным для инженер-
ной практики.
Еще  сравнительно  недавно  состояние  науки  о  турбулентности,  по  меткому  вы-
ражению известного гидромеханика Лайтхилла, представляло «кладбище теорий, на
котором каждая новая теория добавляет еще одну могилу».
В  последние    два  десятилетия  широкое  распространение  получили  различные
полуэмпирические  модели  феноменологического  типа,  связанные  с  тем  или  иным
способом замыкания осредненных по Рейнольдсу уравнений Навье-Стокса. Как уже
отмечалось,  каталоги  такого  рода  моделей  содержатся  во  всех  распространяемых
программных продуктах.
5. Выбор модели.

7
Понятие «модель турбулентности» подразумевает совокупность эмпирических и
иных  соотношений,  в  том  числе  дополнительных  дифференциальных  уравнений.
Долгое  время  значительные  усилия  были  направлены  на  поиск  универсальной  мо-
дели  турбулентности,  способной  прогнозировать  широкий  спектр  турбулентных  те-
чений.  Имело  место  заблуждение,  что  для  такой  модели  число  уравнений  должно
быть максимальным. Однако увеличение числа уравнений с неизбежностью требует
соответствующей,  подчас  трудно  достижимой  эмпирической  информации,  которая
необходима  для  моделирования  членов,  входящих  в  уравнения  для  характеристик
турбулентности.
Здесь  приводится  ставший  уже  традиционным  подход [ 4,5 ] к  анализу  турбу-
лентных моделей: по числу дифференциальных уравнений, вводимых в дополнение
к исходной системе уравнений движения и энергии. Конечно,  невозможно  исчерпы-
вающим образом  отразить все разработанные модели, но перечень базовых моде-
лей представлен. Особое внимание уделено вычислительным аспектам реализации
моделей,  что  делает  излагаемый  материал  руководством  по  использованию  моде-
лей.
В  заключение  вводного  раздела  следует  привести  схему  выбора  той  или  иной
модели турбулентности (рис.3) [ 4  ].
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   50

Похожие:

Учебное пособие Санкт-Петербург 2001 2 удк 532. 517. 4 Б 43 Моделирование турбулентных течений: Учебное пособие / И. А. Белов, С. А iconУчебное пособие Санкт Петербург 2002 удк 629. 76
Керножицкий В. А., Бызов Л. Н. Надежность. Лабораторный практикум: Учебное пособие. Балт гос тех ун-т, спб., 2002. – с

Учебное пособие Санкт-Петербург 2001 2 удк 532. 517. 4 Б 43 Моделирование турбулентных течений: Учебное пособие / И. А. Белов, С. А iconУчебное пособие Житомир 2001 удк 33: 007. Основы экономической кибернетики. Учебное пособие. Житомир: ипст. 1998г. (В электронном виде)
Учебное пособие «Основы экономической кибернетики» составлено по материалам книги: Экономическая кибернетика: Учебное пособие; Донецкий...

Учебное пособие Санкт-Петербург 2001 2 удк 532. 517. 4 Б 43 Моделирование турбулентных течений: Учебное пособие / И. А. Белов, С. А iconУчебное пособие Санкт-Петербург 2012 удк 316. 722 (075. 8) Кутыкова И. В. Культура и цивилизация в контексте истории [Текст] : учебное пособие / И. В. Кутыкова спб спбгти (ТУ), 2012. 56 с. Учебное пособие знакомит с содержанием понятий «культура»
Учебное пособие предназначено для студентов второго курса всех специальностей и первого курса экономического факультета дневной,...

Учебное пособие Санкт-Петербург 2001 2 удк 532. 517. 4 Б 43 Моделирование турбулентных течений: Учебное пособие / И. А. Белов, С. А iconУчебное пособие Санкт-Петербург
Учебное пособие предназначено для студентов II курса химических специальностей

Учебное пособие Санкт-Петербург 2001 2 удк 532. 517. 4 Б 43 Моделирование турбулентных течений: Учебное пособие / И. А. Белов, С. А iconНовые поступления в библиотеку балтийского русского института
Федералогия: учебное пособие / Р. Г. Абдулатипов. Санкт-Петербург: Питер, 2004. 320 с.: ил. (Учебное пособие)

Учебное пособие Санкт-Петербург 2001 2 удк 532. 517. 4 Б 43 Моделирование турбулентных течений: Учебное пособие / И. А. Белов, С. А iconУчебное пособие Санкт-Петербург
Башмаков, В. И. Химия элементов. Часть I. S-элементы [Текст]: учебное пособие / С. А. Симанова, Т. Б. Пахомова, Е. А. Александрова....

Учебное пособие Санкт-Петербург 2001 2 удк 532. 517. 4 Б 43 Моделирование турбулентных течений: Учебное пособие / И. А. Белов, С. А iconФилософия учебное пособие Москва • «Логос» • 2001 удк 1(091)
К19 Философия: Учебное пособие для студентов высших и средних специальных учебных заведений.— М.: Логос, 2001.— 272 с.: ил. Isbn...

Учебное пособие Санкт-Петербург 2001 2 удк 532. 517. 4 Б 43 Моделирование турбулентных течений: Учебное пособие / И. А. Белов, С. А iconУчебное пособие санкт-петербург
Вязкость жидких сред: Учебное пособие / И. В. Степанова, А. В. Тарасов. – Спб.: Петербургский государственный университет путей сообщения,...

Учебное пособие Санкт-Петербург 2001 2 удк 532. 517. 4 Б 43 Моделирование турбулентных течений: Учебное пособие / И. А. Белов, С. А iconФилософия учебное пособие Москва • «Логос» • 2001 удк 1(091)
К19 Философия: Учебное пособие для студентов выс­ших и средних специальных учебных заведений.— М.: Логос, 2001.— 272 с.: ил. Isbn...

Учебное пособие Санкт-Петербург 2001 2 удк 532. 517. 4 Б 43 Моделирование турбулентных течений: Учебное пособие / И. А. Белов, С. А iconУчебное пособие Издательство спбгпу санкт-Петербург
Учебное пособие соответствует дисциплинам опд ф10 «Сети ЭВМ и телекоммуникации» государственного общеобразовательного стандарта направления...


Разместите кнопку на своём сайте:
lib.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©lib.convdocs.org 2012
обратиться к администрации
lib.convdocs.org
Главная страница