Опыт прямого численного моделирования турбулентных пограничных слоев в сложных течениях

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Представлен обзор численных исследований пристеночных турбулентных течений, выполненных в разные годы с использованием метода прямого численного моделирования (DNS) представителями трех поколений учеников Л.Г. Лойцянского, работающими в настоящее время в лаборатории “Вычислительная гидроаэроакустика и турбулентность” СПбПУ. На основе опыта, накопленного в ходе этих исследований, делается вывод о том, что несмотря на большие вычислительные затраты, необходимые для проведения DNS, этот метод уже в настоящее время является мощным универсальным инструментом не только для фундаментальных исследований турбулентности, но и для решения важных прикладных задач.

Об авторах

А. В. Гарбарук

Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого

Email: agarbaruk@cfd.spbstu.ru
Санкт-Петербург, Россия

А. С. Стабников

Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого

Email: an.stabnikov@gmail.com
Санкт-Петербург, Россия

М. Х. Стрелец

Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого

Email: strelets@cfd.spb.ru
Санкт-Петербург, Россия

А. К. Травин

Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого

Email: atravin@cfd.spbstu.ru
Санкт-Петербург, Россия

М. Л. Шур

Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого

Email: mshur@cfd.spb.ru
Санкт-Петербург, Россия

Список литературы

  1. Alfredsson P.H., Örlü, R., Alfredsson R. O. Large-Eddy BreakUp Devices — a 40 Years Perspective from a Stockholm Horizon // Flow Turbulence and Combustion. 2018. V. 100. P. 877–888. https://doi.org/10.1007/s10494-018-9908-4
  2. Strelets M. Detached Eddy Simulation of Massively Separated Flows // AIAA Paper 2001. № 2001-0879. https://doi.org/10.2514/6.2001-879
  3. Shur M., Strelets M., Travin A. High-order implicit multi-block Navier-Stokes code: Ten-year experience of application to RANS/DES/LES/DNS of turbulent flows // 7th Symp. on Overset Composite Grids & Solution Technol., Huntington Beach, CA, USA. Huntington Beach, 2004.
  4. Rogers S.E., Kwak D. Upwind Differencing Scheme for the Time Accurate Incompressible Navier-Stokes Equations // AIAA J. 1990. V. 28. № 2. P.253–262. https://doi.org/10.2514/3.10382
  5. Roe P. Approximate Riemann Solvers, Parameter Vectors and Difference Schemes // J. of Comput. Phys. 1981. V. 43. № 2. P. 357–372. https://doi.org/10.1016/0021-9991(81)90128-5
  6. Spalart P.R., Strelets M., Travin A. Direct numerical simulation of large-eddy-break-up devices in a boundary layer // Int. J. of Heat and Fluid Flow. 2006. V. 27. № 5. P. 902–910. https://doi.org/10.1016/j.ijheatfluidflow.2006.03.014
  7. Lund T., Wu X., Squires K. Generation of turbulent inflow data for spatially-developing boundary layer simulations // J. of Comput. Phys. 1990. V. 140. P. 233–258. https://doi.org/10.1006/jcph.1998.5882
  8. Spalart P.R, Shur M., Strelets M. et al. Experimental and numerical study of the turbulent boundary layer over shallow dimples // Int. J. of Heat and Fluid Flow. 2019. V. 78. https://doi.org/10.1016/j.ijheatfluidflow.2019.108438
  9. Van Nesselrooij M., Veldhuis L.L.M., van Oudheusden B.W., Schrijer F.F.J. Drag reduction by means of dimpled surfaces in turbulent boundary layers // Experiments in Fluids. 2016. V. 57. № 142. https://doi.org/10.1007/s00348-016-2230-9
  10. Лашков Ю.А., Самойлова Н.В. К вопросу о сопротивлении пластины со сферическими углублениями // Изв. РАН. Механика жидкости и газа. 2002. № 2. С. 69–75.
  11. Lienhart H., Breuer M., Koksoy C. Drag reduction by dimples? A complementary experimental/numerical investigation // Int. J. of Heat and Fluid Flow. 2008. V. 29. №. 3. P. 783–791. https://doi.org/10.1016/j.ijheatfluidflow.2008.02.001
  12. Spalart P.R. Direct simulation of a turbulent boundary layer up to Rθ = 1410 // J. of Fluid Mech. 1988. V. 187. P. 61–98. https://doi.org/10.1017/S0022112088000345
  13. Van Campenhout O.W.G., van Nesselrooij M., Veldhuis L.L.M. et al. An experimental investigation into the flow mechanics of dimpled surfaces in turbulent boundary layers // AIAA Paper 2018. № 2018–2062. https://doi.org/10.2514/6.2018-2062
  14. Van Campenhout O.W.G., van Nesselrooij M., Lin Y.Y. et al. Experimental and numerical investigation into the drag performance of dimpled surfaces in a turbulent boundary layer // Int. J. of Heat and Fluid Flow. 2023. V. 100. https://doi.org/10.1016/j.ijheatfluidflow.2023.109110
  15. Anderson B., Shur M., Spalart P. et al. Reduction of Aerodynamic Noise in a Flight Deck by Use of Vortex Generators // AIAA Paper. 2005. № 2005–0426 https://doi.org/10.2514/6.2005-426
  16. Spalart P.R., Shur M.L., Strelets M.Kh., Travin A.K. Direct Simulation and RANS Modelling of a Vortex Generator Flow // Flow Turbulence and Combustion. 2015. V. 95. P. 335–350. https://doi.org/10.1007/s10494-015-9610-8
  17. Spalart P.R., Allmaras S.R. A One-Equation Turbulence Model for Aerodynamic Flows // AIAA Paper. 1992. № 1992–0439. https://doi.org/10.2514/6.1992-439
  18. Menter F.R. Zonal Two-Equation k-ω Turbulence Models for Aerodynamic Flows // AIAA Paper. 1993. № 1993–2906. https://doi.org/10.2514/6.1993-2906
  19. Spalart P.R., Shur M.L. On the sensitization of simple turbulence models to rotation and curvature // Aerospace Sci.&Techn. 1997. V. 1. № 5. P. 297–302. https://doi.org/10.1016/S1270-9638(97)90051-1
  20. Smirnov P.E., Menter F.R. Sensitization of the SST turbulence model to rotation and curvature by applying the Spalart–Shur correction term // J. of Turbomachinery. 2009. V. 131. № 4. https://doi.org/10.1115/1.3070573
  21. Shur M., Spalart P.R., Strelets M., Travin A. Synthetic turbulence generators for RANS-LES interfaces in zonal simulations of aerodynamic and aeroacoustic problems // Flow of Turbulence and Combustion. 2014. V. 93. № 1. P. 63–92. https://doi.org/10.1007/s10494-014-9534-8
  22. Driver D.M. Reynolds shear stress measurements in a separated boundary layer flow // AIAA Paper 1991. № 1991–1787. https://doi.org/10.2514/6.1991-1787
  23. Dudek J., Georgiadis N., Yoder D. Calculation of turbulent subsonic diffuser flows using the NPARC Navier–Stokes code // AIAA Paper. 1996. № 1996–0497. https://doi.org/10.2514/6.1996-497
  24. Stabnikov A.S., Kolmogorov D.K., Garbaruk A.V., Menter F.R. Direct Numerical Simulation of Separated Turbulent Flow in Axisymmetric Diffuser // J. of Physics: Conference Series. 2021. V. 2103. № 1. https://doi.org/10.1088/1742-6596/2103/1/012214
  25. Menter F.R., Kolmogorov D.K., Garbaruk A.V., Stabnikov A.S. Direct- and Large Eddy Simulations of Turbulent Flow in CS0 Diffuser on Resolved and Under-resolved Meshes // Flow Turbulence and Combustion. 2023. V. 110. № 3. P. 515–546. https://doi.org/10.1007/s10494-023-00399-1
  26. Bachalo W.D., Johnson D.A. Transonic, turbulent boundary-layer separation generated on an axisymmetric flow model // AIAA J. 1986. V. 24. № 3. P. 437–443. https://doi.org/10.2514/3.9286
  27. Spalart P.R., Belyaev K.V., Garbaruk A.V. et al. Large-Eddy and Direct Numerical Simulations of the Bachalo-Johnson Flow with Shock-Induced Separation // Flow Turbulence and Combustion. 2017. V. 99. № 3. P. 865–885. https://doi.org/10.1007/s10494-017-9832-z
  28. Belyaev K.V., Garbaruk A.V., Shur M.L. et al. Experience of Direct Numerical Simulation of Turbulence on Supercomputers // In: Communications in Computer & Information Science. 2017. V. 687. P. 67–77. https://doi.org/10.1007/978-3-319-55669-7_6
  29. Shur M.L., Spalart P.R., Strelets M.Kh. et al. A hybrid RANS-LES approach with delayed-DES and wall-modelled LES capabilities // Int. J. of Heat and Fluid Flow. 2008. V. 29. № 6. P. 1638–1649. https://doi.org/10.1016/j.ijheatfluidflow.2008.07.001
  30. Shur M.L., Spalart P.R., Strelets M.Kh., Travin A.K. Direct numerical simulation of the two-dimensional speed bump flow at increasing Reynolds numbers // Int. J. of Heat and Fluid Flow. 2021. V. 90. № 3. https://doi.org/10.1016/j.ijheatfluidflow.2021.108840
  31. Balin R., Jansen K.E., Spalart P.R. Wall-Modeled LES of flow over a Gaussian bump with strong pressure gradients and separation // AIAA Paper. 2020. № 2020–3012. https://doi.org/10.2514/6.2020-3012
  32. Uzun A., Malik M.R. Large-Eddy Simulation of flow over a wall-mounted hump with separation and reattachment // AIAA J. 2017. V. 56. № 2. P. 1–16. https://doi.org/10.2514/1.J056397

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).