Инд. авторы:	Воропаева О.Ф., Дружинин О.А., Черных Г.Г.
Заглавие:	Численные модели динамики безымпульсного турбулентного следа в линейно стратифицированной среде
Библ. ссылка:	Воропаева О.Ф., Дружинин О.А., Черных Г.Г. Численные модели динамики безымпульсного турбулентного следа в линейно стратифицированной среде // Вычислительные технологии. - 2013. - Т.18. - № 5. - С.41-57. - ISSN 1560-7534. - EISSN 2313-691X.
Внешние системы:	РИНЦ: 20345327;
Реферат:	rus: Проведено сопоставление численных моделей динамики безымпульсного турбулентного следа за телом вращения в линейно стратифицированной среде: модели, основанной на прямом численном интегрировании уравнений Навье — Стокса в приближении Обербека — Буссинеска, и математических моделей, построенных с применением двух полуэмпирических моделей турбулентности, в том числе модели турбулентности третьего порядка. Результаты расчётов согласуются с известными экспериментальными данными. eng: We examine a comparison of numerical models of momentumless turbulent wake behind a body of revolution in a linearly stratified fluid. One model is based on direct numerical integration of the Navier-Stokes equations in the Oberbeck-Boussinesq approximation (DNS). Another models are constructed using the semi empirical turbulence models including the third order closure approach. The result of calculations is in a good agreement with the known experimental data.
Ключевые слова:	полуэмпирические модели турбулентности; турбулентный след; устойчивая стратификация; Oberbeck-Boussinesq approach; Stable stratification; Turbulent wake; semiempirical turbulence models; Direct numerical simulation; приближение Обербека — Буссинеска; прямое численное моделирование;
Издано:	2013
Физ. характеристика:	с.41-57
Цитирование:	1. Озмидов Р.В., Набатов В.Н. Гидрофизическая модель турбулентного следа за подводной горой // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 1992. Т. 28, № 9. С. 981-987. 2. Wang Zh., Goodman L. Evolution of the spatial structure of a thin phytoplankton layer into a turbulent field // Mar. Prog. Ser. 2009. Vol. 374. P. 57-74. 3. Lavery T.J., Roudnew B., Seuront L. et al. Can whales mix the ocean? // Biogeosciences Discuss. 2012. Vol. 9, iss. 7. P. 8387-8403. 4. Schooley A.H. , Stewart R.W. Experiments with a self-propelled body submerged in a fluid with vertical density gradient // J. Fluid Mech. 1963. Vol. 15. P. 83-96. 5. Witte A.B. Holographic interferometry of a submarine wake in stratified flow // J. Hydronautics. 1972. Vol. 6. P. 114-115. 6. Merrit C.E. Wake growth in stratified flow // AIAA J. 1974. Vol. 12. P. 940-949. 7. Lin J.T., Pao Y.H. Wakes in stratified fluids // Annu. Rev. Fluid Mech. 1979. Vol. 11. P. 317-338. 8. Hassid S. Collapse of turbulent wakes in stable stratified media // J. Hydronautics. 1980. Vol. 14. P. 25-32. 9. Gilreath H.E., Brandt A. Experiments on the generation of internal waves in a stratified fluid // AIAA Pap. 1983. Vol. 1704. 12 p. 10. Сысоева Е.Я., Чашечкин Ю.Д. Вихревая структура следа за сферой в стратифицированной жидкости // ПМТФ. 1986. Т. 27, № 2. С. 40-46. 11. Hopfinger E.J., Flor J.B., Chomaz J.M., Bonneton P. Internal waves generated by a moving sphere and its wake in stratified fluid // Experiments in Fluids. 1991. Vol. 11. P. 255-261. 12. Lin Q., Boyer D.L., Fernando J.S. Turbulent wakes of linearly stratified flow past a sphere // Phys. Fluids. A. 1992. Vol. 4. P. 1687-1696. 13. Chomaz J.M., Bonneton P., Butet A., Hopfinger E.J. Vertical diffusion of the far wake of a sphere moving in a stratified fluid // Ibid. 1993. Vol. 5. P. 2799-2806. 14. Bonneton P., Chomaz J.M., Hopfinger E.J. Internal waves produced by the turbulent wake of a sphere moving horizontally in a stratified fluid //J. Fluid Mech. 1993. Vol. 254. P. 23-40. 15. Shishkina O.D. The wake regime influence on hydrodynamic characteristics of the submerged sphere in the stratified fluid // Preprints of the Fourth Int. Symp. on Stratified Flows / Eds. E. Hopfinger, B. Voisin and G. Chavand. Grenoble Inst. of Mech., Grenoble, 1994. Vol. 3. Sess. A5, No. 40. 16. Chashechkin Yu.D. Internal waves, vortices and turbulence in a wake past a bluff body in a continuously stratified liquid // Ibid. 1994. Vol. 2. Sess. B4, No. 29. 17. Spedding G.R., Browand F.K., Fincham A.M. The structure and long-time evolution of bluff body wakes in a stable stratification // Ibid. 1994. Vol. 2. Sess. B4, No. 196. 18. Voisin B. Rayonnement des ondes internes de gravite. Application aux corps en mouvement. Ph. D. Thesis. Univ. Pierre et Marie Curie. Paris, 1991. 19. Онуфриев А.Т. Турбулентный след в стратифицированной среде // ПМТФ. 1970. Т. 11, № 5. С. 68-72. 20. Lewellen W.S., Teske M.E., Donaldson C.D. Examples of variable density flows computed by second-order closure description of turbulence // AIAA J. 1976. Vol. 14. P. 382-387. 21. Schetz J.A. Injection and Mixing in Turbulent Flow. New York: Amer. Inst. of Aeronaut. and Astronaut., 1980. 22. Даниленко А.Ю., Костин В.И., Толстых А.И. О неявном алгоритме расчёта течений однородной и неоднородной жидкости. Препр. ВЦ АН СССР. М., 1985. 40 с. 23. Chernykh G. G., Fedorova N. N., Moshkin N.P. Numerical simulation of turbulent wakes // Russian J. Theor. and Appl. Mech. 1992. Vol. 2. P. 295-304. 24. Глушко Г.С., Гумилевский А.Г., Полежаев В.И. Эволюция турбулентных следов за шарообразными телами в устойчиво стратифицированных средах // Изв. АН СССР. МЖГ. 1994. № 1. C. 13-22. 25. Schooley A.H. Wake collapse in a stratified fluid // Science. 1967. Vol. 157. P. 421-423. 26. Трохан А.М., Чашечкин Ю.Д. Генерация внутренних волн в стратифицированной жидкости гидродинамически линейным источником (двумерная задача) // Теория дифракции и распространения волн: Краткие тексты докл. VII Всесоюзн. симп. по дифракции и распространению волн. Ростов-на-Дону, 1977. Т. 3. С. 186-189. 27. Васильев О.Ф., Кузнецов Б.Г., Лыткин Ю.М., Черных Г.Г. Развитие области тур-булизованной жидкости в стратифицированной среде // Изв. АН СССР. МЖГ. 1974. № 3. C. 45-52. 28. Лыткин Ю.М., Черных Г.Г. Подобие течения по плотностному числу Фруда и баланс энергии при эволюции зоны турбулентного смешения в стратифицированной среде // Математические проблемы механики сплошных сред: Сб. науч. тр. / АН СССР. Сиб. отд-ние. Ин-т гидродинамики. 1980. Вып. 47. С. 70-89. 29. Воропаева О.Ф., Чашечкин Ю.Д., Черных Г.Г. Диффузия пассивной примеси от локализованного источника в зоне турбулентного смешения // Изв. РАН. МЖГ. 1997. № 2. С. 69-77. 30. Chernykh G.G., Voropayeva O.F. Numerical modelling of momentumless turbulent wake dynamics in a linearly stratified medium // Comput. and Fluids. 1999. Vol. 28, No. 3. P. 281-306. 31. Воропаева О.Ф., Мошкин Н.П., Черных Г.Г. Внутренние волны, генерируемые турбулентными следами за буксируемым и самодвижущимся телами в линейно стратифицированной среде // Матем. моделирование. 2000. Т. 12, № 10. С. 77-94. 32. Воропаева О.Ф., Мошкин Н.П., Черных Г.Г. Внутренние волны, генерируемые турбулентными следами в устойчиво стратифицированной среде // Докл. АН. 2003. Т. 392, № 2. С. 190-194. 33. Moshkin N.P., Fomina A.V., Chernykh G.G. Numerical modeling of dynamics of turbulent wake behind towed body in the linearly stratified medium // Matem. Model. 2007. Vol. 19, No. 1. P. 29-56. 34. Chernykh G.G., Fomina A.V., Moshkin N.P. Numerical models of turbulent wake dynamics behind towed body in linearly stratified fluid // J. Eng. Thermophysics. 2009. Vol. 18, No. 4. P. 279-305. 35. Moshkin N.P., Chernykh G.G., Fomina A.V. On the influence of small total momentum imbalance on turbulent wake dynamics in the linearly stratified fluids // Matem. Model. 2005. Vol. 17, No. 1. P. 19-33. 36. Chernykh G.G., Moshkin N.P., Fomina A.V. Dynamics of turbulent wake with small excess momentum in stratified media // Communicat. in Nonlinear Sci. and Numerical Simulat. 2009. Vol. 14, No. 4. P. 1307-1323. 37. Воропаева О.Ф., Илюшин Б.Б., Черных Г.Г. Численное моделирование дальнего безымпульсного турбулентного следа в линейно стратифицированной среде // Докл. АН. 2002. Т. 386, № 6. С. 756-760. 38. Chernykh G.G., Voropayeva O.F. Numerical models of the second and third orders for a momentumless turbulent wake dynamics in a linearly stratified medium // Russ. J. Numer. Anal. Math. Modelling. 2008. Vol. 23, No. 6. P. 539-549. 39. Воропаева О.Ф. Численная модель анизотропного вырождения турбулентности в дальнем безымпульсном следе в стратифицированной среде // Матем. моделирование. 2008. Т. 20, № 10. С. 23-38. 40. Васильев О.Ф., Воропаева О.Ф., Черных Г.Г. Численное моделирование анизотропного вырождения турбулентности в дальнем следе за самодвижущимся телом в линейно стратифицированной среде // Докл. АН. 2009. Т. 426, № 5. С. 621-625. 41. Spedding G.R. Anisotropy in turbulence profiles of stratified wakes // Phys. Fluids. 2001. Vol. 13, No. 8. P. 2361-2372. 42. Gourlay M.J., Arendt S.C., Fritts D.C., Werne J. Numerical modelling of initially turbulent wakes with net momentum // Ibid. 2001. Vol. 13, No. 12. P. 3782-3802. 43. Spedding G.R. Vertical structure in stratified wakes with high initial Froude number // J. Fluid Mech. 2002. Vol. 454. P. 71-112. 44. Domermuth D.G., Rottman J.W., Innis G.E., Novikov E.A. Numerical simulation of the wake of a towed sphere in a weakly stratified fluid // Ibid. 2002. Vol. 473. P. 83-101. 45. Баландина Г.Н., Папко В.В., Сергеев Д.А., Троицкая Ю.И. Эволюция дальнего турбулентного следа за объектом, буксируемым в стратифицированной жидкости при больших числах Рейнольдса и Фруда // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2004. Т. 40, № 1. С. 112-127. 46. Meunier P., Spedding G.R. Stratified propelled wakes // J. Fluid Mech. 2006. Vol. 552. P. 229-256. 47. Дружинин О.А., Папко В.В., Сергеев Д.А., Троицкая Ю.И. Лабораторное, численное и теоретическое моделирование течения в дальнем следе в стратифицированной жидкости // Изв. РАН.Физика атмосферы и океана. 2006. Т. 42, № 5. С. 1-13. 48. Дружинин О.А. Излучение внутренних волн турбулентной струей в стратифицированной жидкости // Изв. РАН. МЖГ. 2009. № 2. С. 46-59. 49. Brucker K.A., Sarkar S. A comparative study of self-propelled and towed wakes in a stratified fluid // J. Fluid Mech. 2010. Vol. 652. P. 373-404. 50. De Stadler M.B., Sarkar S., Brucker K.A. Effect of the Prandtl number on a stratified turbulent wake // Phys. of Fluids. 2010. Vol. 22. P. 095102-1-095102-15. 51. De Stadler M.B., Sarkar S. Simulation of a propelled wake with moderate excess momentum in a stratified fluid //J. Fluid Mech. 2012. Vol. 692. P. 28-52. 52. Gibson M.M., Launder B.E. Ground effects on pressure fluctuations in the atmospheric boundary layer // Ibid. 1978. Vol. 86. P. 491-511. 53. Ilyushin B.B. Higher-moment diffusion in stable stratification // Closure Strategies for Turbulent and Transitions Flows / Eds. B.E. Launder, N.D. Sandham. Cambridge: Univ. Press, 2002. P. 424-448. 54. Роди В. Модели турбулентности окружающей среды // Методы расчёта турбулентных течений. М.: Мир, 1984. С. 227-322. 55. Rodi W. Examples of calculation methods for flow and mixing in stratified fluids // J. Geophys. Res. 1987. Vol. 92, No. C5. P. 5305-5328. 56. Дружинин О.А. Коллапс и автомодельность турбулентной струи в пикноклине // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2003. Т. 39, № 5. С. 697-711. 57. Белоцерковский О.М. Численное моделирование в механике сплошных сред. М.: Наука, 1984. 58. Флетчер Г.К. Вычислительные методы в динамике жидкостей. Т. 1. М.: Мир, 1991.