Инд. авторы: Капцов О.В., Фомина А.В., Черных Г.Г., Шмидт А.В.
Заглавие: Автомодельное вырождение безымпульсного турбулентного следа в пассивно стратифицированной среде
Библ. ссылка: Капцов О.В., Фомина А.В., Черных Г.Г., Шмидт А.В. Автомодельное вырождение безымпульсного турбулентного следа в пассивно стратифицированной среде // Математическое моделирование. - 2015. - Т.27. - № 1. - С.84-98. - ISSN 0234-0879.
Внешние системы: РИНЦ: 23421466;
Реферат: rus: Рассматривается математическая модель дальнего безымпульсного турбулентного следа в пассивно стратифицированной среде, основанная на полуэмпирической $k-\varepsilon$ модели турбулентности. Выполнен теоретико-групповой анализ исследуемой модели. С помощью метода $B$-определяющих уравнений осуществлена редукция модели к системе обыкновенных дифференциальных уравнений, которая решалась численно. Проведено сопоставление полученного решения с автомодельным решением, найденным непосредственным численным интегрированием дифференциальных уравнений модели на больших расстояниях от тела. Получено хорошее согласие.
Ключевые слова: $k-\varepsilon$ модель турбулентности; теоретико-групповой анализ; метод $B$-определяющих уравнений; математическая модель дальнего безымпульсного турбулентного следа в пассивно стратифицированной среде; автомодельное вырождение; численное моделирование;
Издано: 2015
Физ. характеристика: с.84-98
Цитирование: 1. О. Ф. Васильев, Б. Г. Кузнецов, Ю. М. Лыткин, Г. Г. Черных, “Развитие области турбулизованной жидкости в стратифицированной среде”, Изв. АН СССР, Механика жидкости и газа, 1974, № 3, 45-52 1. O. F. Vasilev, B. G. Kuznetsov, Yu. M. Lytkin, G. G. Chernykh, “Development of the region of a turbulized liquid in a stratified medium”, Fluid Dynamics, 9:3 (1974), 368-373 2. Ю. М. Лыткин, Г. Г. Черных, “Подобие течения по плотностному числу Фруда и баланс энергии при эволюции зоны турбулентного смешения в стратифицированной среде”, Матем. проблемы механики сплошных сред, 47, Ин-т. гидродинамики, Новосибирск, 1980, 70-89 [Yu. M. Lytkin, G. G. Chernykh, “Podobie techeniia po plotnostnomu chislu Fruda i balans energii pri evoliutsii zony turbulentnogo cmesheniia v stratifitsirovannoi srede”, Matem. problemy mekhaniki sploshnykh sred, 47, In-t gidrodinamiki, Novosibirsk, 1988, 70-89] 2. Ю. М. Лыткин, Г. Г. Черных, “Подобие течения по плотностному числу Фруда и баланс энергии при эволюции зоны турбулентного смешения в стратифицированной среде”, Матем. проблемы механики сплошных сред, 47, Ин-т. гидродинамики, Новосибирск, 1980, 70-89 [Yu. M. Lytkin, G. G. Chernykh, “Podobie techeniia po plotnostnomu chislu Fruda i balans energii pri evoliutsii zony turbulentnogo cmesheniia v stratifitsirovannoi srede”, Matem. problemy mekhaniki sploshnykh sred, 47, In-t gidrodinamiki, Novosibirsk, 1988, 70-89] 3. S. Hassid, “Collapse of turbulent wakes in stable stratified media”, J. Hydronautics, 14:1 (1980), 25-32 4. А. Ю. Даниленко, В. И. Костин, А. И. Толстых, О неявном алгоритме расчета течений однородной и неоднородной жидкости, препринт, ВЦ АН СССР, М., 1985, 40 с. [A. Yu. Danilenko, B. I. Kostin, A. I. Tolstykh, O neiavnom algoritme rascheta techenii odnorodnoi i neodnorodnoi zhidkosti, preprint, VTS AN SSSR, M., 1985, 40 pp.] 4. А. Ю. Даниленко, В. И. Костин, А. И. Толстых, О неявном алгоритме расчета течений однородной и неоднородной жидкости, препринт, ВЦ АН СССР, М., 1985, 40 с. [A. Yu. Danilenko, B. I. Kostin, A. I. Tolstykh, O neiavnom algoritme rascheta techenii odnorodnoi i neodnorodnoi zhidkosti, preprint, VTS AN SSSR, M., 1985, 40 pp.] 5. Г. С. Глушко, А. Г. Гумилевский, В. И. Полежаев, “Эволюция турбулентных следов за шарообразными телами в устойчиво стратифицированных средах”, Изв. РАН, Механика жидкости и газа, 1994, № 1, 13-22 5. G. S. Glushko, A. G. Gumilevskii, V. I. Polezhaev, “Evolution of the turbulent wakes of spherical bodies in a stably stratified media”, Fluid Dynamics, 29:11 (1994), 10-16 6. G. G. Chernykh, O. F. Voropayeva, “Numerical modeling of momentumless turbulent wake dynamics in a linearly stratified medium”, Computers and Fluids, 28:3 (1999), 281-306 7. О. Ф. Воропаева, Ю. Д. Чашечкин, Г. Г. Черных, “Диффузия пассивной примеси от локализованного источника в зоне турбулентного смешения”, Изв. РАН. Механика жидкости и газа, 1997, № 2, 69-77 7. O. F. Voropaeva, Yu. D. Chashechkin, G. G. Chernykh, “Diffusion of a passive admixture from a local source in a turbulent mixing zone”, Fluid Dynamics, 32:2 (1997), 212-218 8. О. Ф. Воропаева, “Дальний безымпульсный турбулентный след в пассивно стратифицированной среде”, Вычисл. технологии, 8:3 (2003), 32-46 [O. F. Voropayeva, “Dalnii bezympulsnyi turbulentnyi sled v passivno stratifitsirovannoi srede”, Vychisl. tekhnologii, 8:3 (2003), 32-46] 8. О. Ф. Воропаева, “Дальний безымпульсный турбулентный след в пассивно стратифицированной среде”, Вычисл. технологии, 8:3 (2003), 32-46 [O. F. Voropayeva, “Dalnii bezympulsnyi turbulentnyi sled v passivno stratifitsirovannoi srede”, Vychisl. tekhnologii, 8:3 (2003), 32-46] 9. G. G. Chernykh, A. V. Fomina, N. P. Moshkin, “Numerical models of turbulent wake dynamics behind a towed body in a linearly stratified medium”, Russ. J. Numer. Anal. Math. Modelling, 21:5 (2006), 395-424 10. Мошкин Н. П., Фомина А. В., Черных Г. Г., “Численное моделирование динамики турбулентного следа за буксируемым телом в линейно стратифицированной среде”, Матем. моделирование, 19:1 (2007), 29-56 [N. P. Moshkin, A. V. Fomina, G. G. Chernykh, “Chislennoe modelirovanie dinamiki turbulentnogo sleda za buksiruemym telom v lineino stratifitsirovannoi srede”, Matem. modelirovanie, 19:1 (2007), 29-56] 10. Мошкин Н. П., Фомина А. В., Черных Г. Г., “Численное моделирование динамики турбулентного следа за буксируемым телом в линейно стратифицированной среде”, Матем. моделирование, 19:1 (2007), 29-56 [N. P. Moshkin, A. V. Fomina, G. G. Chernykh, “Chislennoe modelirovanie dinamiki turbulentnogo sleda za buksiruemym telom v lineino stratifitsirovannoi srede”, Matem. modelirovanie, 19:1 (2007), 29-56] 11. О. Ф. Воропаева, “Анизотропное вырождение турбулентности в дальнем безымпульсном следе в стратифицированной среде”, Матем. моделирование, 20:1 (2008), 23-38 11. O. F. Voropaeva, “Anisotropic turbulence decay in a far momentumless wake in a stratified medium”, Math. Models and Comp. Simulations, 1:5 (2009), 605-619 12. G. G. Chernykh, O. A. Druzhinin, A. V. Fomina, N. P. Moshkin, “On numerical modeling of the dynamics of turbulent wake behind a towed body in linearly stratified medium”, J. Engineering Thermophysics, 21:3 (2012), 155-166 13. M. S. Bruzón, P. A. Clarkson, M. L. Gandarias, E. Medina, “The symmetry reductions of a turbulence model”, J. Phys. A: Math. Gen., 34 (2001), 3751-3760 14. S. Guenther, M. Oberlack, “Implication for Lie group symmetries for RANS modeling”, Proc. Appl. Math. Mech., 5 (2005), 563-564 15. O. V. Kaptsov, A. V. Schmidt, “Application of the B-Determining Equations Method to One Problem of Free Turbulence”, SIGMA, 8 (2012), 073, 10 pp. 16. A. V. Schmidt, “Similarity reduction of a three-dimensional model of the far turbulent wake behind a towed body”, J. of Phys.: Conf. Ser., 318:4 (2011), 9 17. О. В. Капцов, А. В. Фомина, Г. Г. Черных, А. В. Шмидт, “Автомодельное вырождение турбулентного следа за буксируемым телом в пассивно стратифицированной среде”, ПМТФ, 53:5 (2012), 47-54 17. O. V. Kaptsov, A. V. Fomina, G. G. Chernykh, A. V. Schmidt, “Self-similar degeneration of the turbulent wake behind a body towed in a passively stratified medium”, J. Appl. Mech. and Tech. Phys., 53:5 (2012), 672-678 18. О. В. Капцов, И. А. Ефремов, “Инвариантные свойства модели дальнего турбулентного следа”, Вычисл. технологии, 10:6 (2005), 45-51 [O. V. Kaptsov, I. A. Efremov, “Invariantnye svoistva modeli dalnego turbulentnogo sleda”, Vychisl. tekhnologii, 10:6 (2005), 45-51] 18. О. В. Капцов, И. А. Ефремов, “Инвариантные свойства модели дальнего турбулентного следа”, Вычисл. технологии, 10:6 (2005), 45-51 [O. V. Kaptsov, I. A. Efremov, “Invariantnye svoistva modeli dalnego turbulentnogo sleda”, Vychisl. tekhnologii, 10:6 (2005), 45-51] 19. О. В. Капцов, И. А. Ефремов, А. В. Шмидт, “Автомодельные решения модели второго порядка дальнего турбулентного следа”, ПМТФ, 49:2 (2008), 74-78 19. O. V. Kaptsov, I. A. Efremov, A. V. Shmidt, “Self-similar solutions of the second-order model of the far turbulent wake”, J. Appl. Mech. and Tech. Phys., 49:2 (2008), 217-221 20. И. А. Ефремов, О. В. Капцов, Г. Г. Черных, “Автомодельные решения двух задач свободной турбулентности”, Матем. моделирование, 21:12 (2009), 137-144 [I. A. Efremov, O. V. Kaptsov, G. G. Chernykh, “Avtomodelnye resheniia dvukh zadach svobodnoi turbulentnosti”, Matem. modelirovanie, 21:12 (2009), 137-144] 20. И. А. Ефремов, О. В. Капцов, Г. Г. Черных, “Автомодельные решения двух задач свободной турбулентности”, Матем. моделирование, 21:12 (2009), 137-144 [I. A. Efremov, O. V. Kaptsov, G. G. Chernykh, “Avtomodelnye resheniia dvukh zadach svobodnoi turbulentnosti”, Matem. modelirovanie, 21:12 (2009), 137-144] 21. Н. В. Алексенко, В. А. Костомаха, “Экспериментальное исследование осесимметричного безымпульсного струйного течения”, ПМТФ, 1987, № 1, 65-69 21. N. V. Aleksenko, V. A. Kostomakha, “Experimental study of an axisymmetric nonimpulsive turbulent jet”, J. Appl. Mech. and Tech. Phys., 28:1 (1987), 60-64 22. W. Rodi, “Examples of calculation methods for flow and mixing in stratified fluids”, J. Geophys. Res., 92:C5 (1987), 5305-5328 23. Л. В. Овсянников, Групповой анализ дифференциальных уравнений, Наука, М., 1978, 398 с. 23. L. V. Ovsyannikov, Group analysis of differential equations, Academic press, N.Y., 1982, 416 pp. 24. В. А. Городцов, “Автомодельность и слабые замыкающие соотношения для симметричной свободной турбулентности”, Изв. АН СССР. Механика жидкости и газа, 1979, № 1, 43-50 24. V. A. Gorodtsov, “Similarity and weak closing relations for symmetric free turbulence”, Fluid Dynamics, 14:1 (1979), 31-37 25. S. Hassid, “Similarity and decay laws of momentumless wakes”, Phys. Fluids, 23:2 (1980), 404-405 26. O. V. Kaptsov, “B-determining equations: applications to nonlinear partial differential equations”, Euro. J. Appl. Math., 6 (1995), 265-286 27. Баренблатт Г. И., Подобие, автомодельность, промежуточная асимптотика, Гидрометеоиздат, Л., 1982, 256 с. 27. G. I. Barenblatt, Similarity, self-similarity, and intermediate asymptotics, Consultants Bureau, N.Y., 1979, 218 pp. 28. О. Ф. Воропаева, Г. Г. Черных, “О численном моделировании динамики областей турбулизованной жидкости в стратифицированной среде”, Вычислительные технологии, 1, № 1, ИВТ СО РАН, Новосибирск, 1992, 93-104 [O. F. Voropayeva, G. G. Chernykh, “O chislennom modelirovanii dinamiki oblastei turbulizovannoi zhidkosti v stratifitsirovannoi srede”, Vychislitelnye tekhnologii, 1, no. 1, IVT SO RAN, Novosibirsk, 1992, 93-104] 28. О. Ф. Воропаева, Г. Г. Черных, “О численном моделировании динамики областей турбулизованной жидкости в стратифицированной среде”, Вычислительные технологии, 1, № 1, ИВТ СО РАН, Новосибирск, 1992, 93-104 [O. F. Voropayeva, G. G. Chernykh, “O chislennom modelirovanii dinamiki oblastei turbulizovannoi zhidkosti v stratifitsirovannoi srede”, Vychislitelnye tekhnologii, 1, no. 1, IVT SO RAN, Novosibirsk, 1992, 93-104] 29. А. Н. Тихонов, А. А. Самарский, Уравнения математической физики, Наука, М., 1972, 736 с. 29. A. N. Tikhonov, A. A. Samarskii, Equations of mathematical physics, Pergamon Press, London, 1963, 765 pp.