Инд. авторы: Васильев О.Ф., Овчинникова Т.Э., Черных Г.Г.
Заглавие: Численные модели заглубления турбулентного слоя в устойчиво стратифицированной жидкости
Библ. ссылка: Васильев О.Ф., Овчинникова Т.Э., Черных Г.Г. Численные модели заглубления турбулентного слоя в устойчиво стратифицированной жидкости // Математическое моделирование. - 2015. - Т.27. - № 5. - С.52-64. - ISSN 0234-0879.
Внешние системы: РИНЦ: 24850023;
Реферат: rus: Для описания процессов вертикального турбулентного обмена в устойчиво стратифицированном водоеме построены усовершенствованные численные модели, основанные на алгебраических представлениях рейнольдсовых напряжений и потоков и использовании дифференциального уравнения переноса дисперсии флуктуаций вертикальной компоненты скорости. Построена численная модель вертикального турбулентного обмена в условиях одновременной (двойной) стратификации по температуре и солености. В случае устойчивой стратификации, задаваемой только вариацией солености, рассмотрена модификация Вайнстока релаксационного масштаба времени скалярного поля. Выполнено численное моделирование заглубления турбулентного слоя перемешанной жидкости в линейно стратифицированной среде под действием постоянного касательного напряжения. Результаты расчетов хорошо согласуются с известными экспериментальными данными.
Ключевые слова: анизотропия турбулентного обмена; турбулентность; математическое моделирование;
Издано: 2015
Физ. характеристика: с.52-64
Цитирование: 1. А. С. Монин, А. М. Яглом, Статистическая гидромеханика, т. 1, Механика турбулентности, Наука, М., 1965, 639 с. 1. A. S. Monin, A. M. Yaglom, Statistical Fluid Mechanics, т. 1, Mechanics of Turbulence, MIT Press, Cambridge, Mass., 1971 2. В. П. Кочергин, Е. А. Цветова, В. А. Сухоруков, “Моделирование процессов вертикальной турбулентной диффузии в океане”, Численные методы расчета океанических течений, ВЦ СОАН СССР, Новосибирск, 1974, 129-152 [V. P. Kochergin, E. A. Tsvetova, V. A. Sukhorukov, “Modelirovanie protsessov vertikalnoi turbulentnoi diffuzii v okeane”, Chislennye metody rascheta okeanicheskikh techenii, VTS SOAN SSSR, Novosibirsk, 1974, 129-152] 2. В. П. Кочергин, Е. А. Цветова, В. А. Сухоруков, “Моделирование процессов вертикальной турбулентной диффузии в океане”, Численные методы расчета океанических течений, ВЦ СОАН СССР, Новосибирск, 1974, 129-152 [V. P. Kochergin, E. A. Tsvetova, V. A. Sukhorukov, “Modelirovanie protsessov vertikalnoi turbulentnoi diffuzii v okeane”, Chislennye metody rascheta okeanicheskikh techenii, VTS SOAN SSSR, Novosibirsk, 1974, 129-152] 3. G. I. Marchuk, V. P. Kochergin, V. I. Klimok, V. A. Sukhorukov, “On the dynamics of the ocean surface mixed layer”, J. Phys. Oceanography, 7 (1977), 865-875 4. С. С. Зилитинкевич, Ю. Д. Реснянский, Д. В. Чаликов, “Теоретическое моделирование верхнего слоя океана”, Механика жидкости и газа, 12, ВИНИТИ, М., 1978, 5-51 [S. S. Zilitinkevich, Yu. D. Resnianskii, D. V. Chalikov, “Teoreticheskoe modelirovanie verkhnego sloia okeana”, Mechanika zhidkosti i gaza, 12, VINITI, M., 1978, 5-51] 4. С. С. Зилитинкевич, Ю. Д. Реснянский, Д. В. Чаликов, “Теоретическое моделирование верхнего слоя океана”, Механика жидкости и газа, 12, ВИНИТИ, М., 1978, 5-51 [S. S. Zilitinkevich, Yu. D. Resnianskii, D. V. Chalikov, “Teoreticheskoe modelirovanie verkhnego sloia okeana”, Mechanika zhidkosti i gaza, 12, VINITI, M., 1978, 5-51] 5. W. Rodi, Turbulence models and their application in hydraulics. A state of the art review, University of Karlsruhe, 1980, 104 pp. 6. О. Филлипс, Динамика верхнего слоя океана, Гидрометеоиздат, Л., 1980, 319 с. 6. O. M. Phillips, The dynamics of the upper ocean, Cambridge University Press, Cambridge, England, 1969 7. В. С. Левеллен, “Метод инвариантного моделирования”, Турбулентность. Принципы и применения, с англ., ред. В. Колльман, Мир, М., 1980, 262-310 7. W. S. Lewellen, “Use of invariant modelling”, Handbook of turbulence, v. 1, Fundamentals and applications, eds. W. Frost, T. H. Moulden, Plenium Press, New York-London, 1977 8. А. С. Монин, Р. В. Озмидов, Океанская турбулентность, Гидрометеоиздат, Л., 1981, 320 с. [A. S. Monin, R. V. Ozmidov, Okeanskaia turbulentnost, Gidrometyeoizdat, L., 1981, 320 pp.] 8. А. С. Монин, Р. В. Озмидов, Океанская турбулентность, Гидрометеоиздат, Л., 1981, 320 с. [A. S. Monin, R. V. Ozmidov, Okeanskaia turbulentnost, Gidrometyeoizdat, L., 1981, 320 pp.] 9. G. L. Mellor, T. Yamada, “Development of a turbulence closure model for geophysical fluid problems”, Reviews of Geophysics and Space Physics, 20:4 (1982), 851-875 10. П. С. Линейкин, В. С. Мадерич, Теория океанического термоклина, Гидрометеоиздат, Л., 1982, 271 с. [P. S. Lineikin, V. S. Maderich, Teoria okeanicheskogo termoklina, Gidrometeoizdat, L., 1982, 271 pp.] 10. П. С. Линейкин, В. С. Мадерич, Теория океанического термоклина, Гидрометеоиздат, Л., 1982, 271 с. [P. S. Lineikin, V. S. Maderich, Teoria okeanicheskogo termoklina, Gidrometeoizdat, L., 1982, 271 pp.] 11. В. Роди, “Модели турбулентности окружающей среды”, Методы расчета турбулентных течений, с англ., ред. В. Колльман, Мир, М., 1984, 227-322 11. W. Rodi, “Turbulence models for environmental problems”, Prediction Methods for Turbulent Flows, ed. W. Kollmann, Hemisphere Publ. Corp., Washington, D.C., 1980, 259-349 12. В. Ю. Ляпидевский, “Модели заглубления верхнего однородного слоя в стратифицированной жидкости”, ПМТФ, 27:2 (1986), 47-52 12. V. Yu. Lyapidevskii, “Model of the penetration of an upper uniform layer into a stratified fluid”, J. Appl. Mech. Techn. Phys., 27:2 (1986), 196-201 13. W. Rodi, “Examples of calculation methods for flow and mixing in stratified fluids”, J. of Geophys. Res., 92:5 (1987), 5305-5328 14. J. Weinstock, “A theory of turbulence transport”, J. Fluid Mechanics, 202 (1989), 319-338 15. V. A. Sukhorukov, N. V. Dmitriev, “Theory of the turbulent drift friction layer of the Ocean”, J. Phys. Oceanography, 20:8 (1990), 1137-1149 16. O. A. Druzhinin, V. I. Kazakov, P. A. Matusov, L. A. Ostrovsky, “The evolution of a thermocline effect by a turbulent stream”, Nonlinear Processes in Geophysics, 2:1 (1995), 49-57 17. K. Hanjalic, R. Musemic, “Modeling the dynamics of double-diffusive scalar fields at various stability conditions”, Int. J. Heat and Fluid Flow, 18:4 (1997), 360-367 18. Б. Б. Илюшин, А. Ф. Курабацкий, “Новые модели для вычисления моментов третьего порядка в пограничном планетарном слое”, Изв. РАН, ФАО, 34:6 (1998), 772-781 18. B. B. Ilyushin, A. F. Kurbatskii, “New models for calculating third-order moments in the planetary boundary layer”, Izvestiya. Atmospheric and Oceanic Physics, 34:6 (1998), 692-700 19. А. Т. Зиновьев, С. Н. Яковенко, “Моделирование вертикального турбулентного обмена в пристенном стратифицированном течении”, ПМТФ, 39:6 (1998), 57-64 19. A. T. Zinoviev, S. N. Yakovenko, “Modeling of vertical turbulent exchange in a stratified near-wall flow”, J. Appl. Mech. Techn. Phys., 39:6 (1998), 868-874 20. А. Ф. Курбацкий, Введение в моделирование турбулентного переноса импульса и скаляра, Гео, Новосибирск, 2007, 331 с. [A. F. Kurbatskii, Vvedenie v modelirovanie turbulentnogo perenosa impulsa i skaliara, Geo, Novosibirsk, 2007, 331 pp.] 20. А. Ф. Курбацкий, Введение в моделирование турбулентного переноса импульса и скаляра, Гео, Новосибирск, 2007, 331 с. [A. F. Kurbatskii, Vvedenie v modelirovanie turbulentnogo perenosa impulsa i skaliara, Geo, Novosibirsk, 2007, 331 pp.] 21. L. Kantha, “Modeling turbulent mixing in the global ocean: second moment closure models”, Turbulence: Theory, Types and Simulation, Chapter 1, Nova Sci. Publishers, Inc., 2010, 1-68 22. О. Ф. Васильев, О. Ф. Воропаева, А. Ф. Курбацкий, “Турбулентное перемешивание в устойчиво стратифицированных течениях окружающей среды: современное состояние проблемы (обзор)”, Изв. РАН, ФАО, 2011, № 3, 291-307 22. O. F. Vasiliev, O. F. Voropaeva, A. F. Kurbatskii, “Turbulent mixing in stably stratified flows of the environment: The current state of the problem (Review)”, Izvestiya, Atmospheric and Oceanic Physics, 47:3 (2011), 265-280 23. О. Ф. Васильев, Т. Э. Овчинникова, Г. Г. Черных, “Математическое моделирование заглубления турбулентного слоя в стратифицированной жидкости”, Доклады Академии Наук, 443:5 (2012), 578-582 23. O. F. Vasiliev, T. E. Ovchinnikova, G. G. Chernykh, “Mathematical modeling of turbulent layer penetration in a stratified fluid”, Doklady Physics, 57:4 (2012), 166-170 24. О. Ф. Васильев, Т. Э. Овчинникова, Г. Г. Черных, “О численном моделировании заглубления турбулентного слоя в устойчиво стратифицированной жидкости”, Теплофизика и аэромеханика, 20:2 (2013), 141-152 24. O. F. Vasiliev, T. E. Ovchinnikova, G. G. Chernykh, “On the numerical modelling of the turbulent layer penetration into a stably stratified fluid”, Thermophysics and Aeromechanics, 20:2 (2013), 139-149 25. H. Kato, O. M. Phillips, “On the penetration of a turbulent layer into stratified fluid”, J. Fluid Mech., 37:4 (1969), 643-655 26. О. Б. Бочаров, О. Ф. Васильев, Т. Э. Овчинникова, “Приближенное уравнение состояния воды вблизи температуры максимальной плотности с учетом минерализации”, Изв. РАН, ФАО, 40:3 (2004), 423-425 26. O. B. Bocharov, O. F. Vasiliev, T. E. Ovchinnikova, “Approximate equation of state of water in the vicinity of the maximum-density temperature with allowance for mineralization”, Izv. Acad. Nauk, Atmospheric and Oceanic Physics, 40:3 (2004), 374-376 27. C. T. Chen, F. J. Millero, “Precise thermodynamic properties for natural waters covering only the limnologies range”, Limnol. Oceanogr., 31:3 (1986), 657-662 28. А. Н. Тихонов, А. А. Самарский, Уравнения математической физики, Наука, М., 1977, 735 с. [ A. N. Tikhonov, A. A. Samarskii, Equations of mathematical physics, Pergamon Press, London, 1963, 765 с.] 28. А. Н. Тихонов, А. А. Самарский, Уравнения математической физики, Наука, М., 1977, 735 с. [ A. N. Tikhonov, A. A. Samarskii, Equations of mathematical physics, Pergamon Press, London, 1963, 765 с.]