Numerical Simulation of Turbulence Flows in Shear Layer

• Autorzy: Fortova S. V.

Identyfikatory

DOI

10.2478/amm-2014-0201

Warianty tytułu

PL

Symulacja numeryczna płynięcia turbulentnego w warstwie ścinanej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

For various problems of continuum mechanics described by the equations of hyperbolic type, the comparative analysis of scenarios of development of turbulent flows in shear layers is carried out. It is shown that the development of the hydrodynamic instabilities leads to a vortex cascade that corresponds to the development stage of the vortices in the energy and the inertial range during the transition to the turbulent flow stage. It is proved that for onset of turbulence the spatial problem definition is basic. At the developed stage of turbulence the spectral analysis of kinetic energy is carried out and the Kolmogorov “-5/3” power law is confirmed.

PL

W pracy dokonano analizy porównawczej rozwoju przepływu turbulentnego w warstwach ścinanych dla wielu problemów dotyczących mechaniki ośrodków ciągłych opisanych przez równania typu hiperbolicznego. Wykazano, że rozwój niestabilności hydrodynamicznych prowadzi do cyklicznych zawirowań podczas przejścia do stadium przepływu turbulentnego. Udokumentowano, że dla wyjaśnienia mechanizmu pojawienia się turbulencji kluczowe znaczenie ma przestrzenna analiza problemu. Przeprowadzono analizę widmową energii kinetycznej dla zaawansowanego stadium przepływu turbulentnego oraz potwierdzono wartość wykładnika “-5/3” w równaniu Kołmogorowa.

Słowa kluczowe

EN

mathematical modeling; shear layers; energy cascade; turbulence

PL

modelowanie matematyczne; warstwa ścinana; płynięcie turbulentne

• Wydawca: Institute of Metallurgy and Materials Science of Polish Academy of Sciences ; Committee of Materials Engineering and Metallurgy of Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Metallurgy and Materials
• Rocznik: 2014
• Tom: Vol. 59, iss. 3
• Strony: 1155--1158
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys.

Twórcy

autor

Fortova S. V.

• Institute for Computer-Aided Design of The Russian Academy of Sciences, 123056, 2-Nd Brestskaya St.19/18, Moscow, Russia

Bibliografia

• [1] L. F. Richardson, The supply of energy from and to atmospheric eddies // Proc. Roy. Soc. London, 97A, 354-373 (1920).
• [2] A. N. Kolmogorov, The local structure of turbulence in incompressible viscous fluid for very large Reynolds numbers, Dokl. Akad. Nauk SSSR 30, 299-303 (1941).
• [3] A. M. Obukhov, Spectral energy distribution in turbulent flow, Izv. Akad. Nauk SSSR, Ser. Geogr. Geofiz. 5, 453-466 (1941).
• [4] V. M. Ievlev, Numerical simulation of turbulent flows // Nauka. 1990. 216PP.
• [5] O. M. Belotserkovskii, A. M. Oparin, and V. M. Chechetkin, Turbulence: New Approaches (Nauka, Moscow, 2002) [in Russian].
• [6] O. M. Belotserkovskii, V. A. Gushchin, and V. N. Kon’shin, The splitting method for investigating flows of a stratified liquid with a free surface, Comput. Math. Math. Phys. 27(2), 181-191 (1987).
• [7] L. G. Loitsyanskii, Mechanics of Liquids and Gases (Pergamon, Oxford, 1972; Nauka, Moscow, 1978).
• [8] O. M. Belotserkovskii, V. M. Chechetkin, S. V. Fortova, A. M. Oparin, The turbulence of free shear flows // Proc. Internat. Workshop Hot Points in Astrophysics and Cosmology. Dubna, 191-209 (2005).
• [9] O. M. Belotserkovskii, and S. V. Fortova, Macroscopic parameters of three dimensional flows in free shear turbulence, Comput. Math. Math. Phys. 50, 1071-1084 (2010).
• [10] O. M. Belotserkovskii, S. V. Fortova, Study of Spectral Characteristics of a Homogeneous Turbulent Flow, // Computational Mathematics and Mathematical Physics 52, 2, 304-314 (2012).
• [11] O. M. Belotserkovskii, and S. V. Fortova, Investigation of the Cascade Mechanism of Turbulence Development in Free Shear Flow. Doklady Akademii Nauk 443, 1, 44-47 (2012).