TURBULENT KINETIC ENERGY IN AN APPROXIMATE SOLVER OF THE RIEMANN GAS DYNAMICS PROBLEM

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The paper describes the consideration of turbulent kinetic energy in solving the gas-dynamic problem of discontinuity decay (Riemann problem) using the HLLC approximate solver. The system of Euler equations is considered with the addition of the hyperbolic equation of turbulent kinetic energy and consideration of turbulent pressure in the momentum and energy balance equations. The Jacobian coefficient of the system of equations and its eigenvalues are found. Based on this, changes are made to the calculation scheme in the HLLC solver. Using the Sod problem as an example, the correctness of taking into account turbulent kinetic energy in solving the Riemann problem is verified, and the instability of the scheme at high turbulent pressure is shown in the case of not taking turbulence into account in calculating the characteristic velocities.

About the authors

M. I Boldyrev

Russian Federal Nuclear Center—Zababakhin All-Russia Research Institute of Technical Physics

Email: boldyrevmi@vniitf.ru
Snezhinsk, Chelyabinsk oblast, 456770 Russia

References

  1. Годунов С. К. Разностный метод численного расчета разрывных решений гидродинамики // Матем. сб. 1959. Т. 47. № 3. С. 271–306.
  2. Toro E. F., Spruce M., Speares W. Restoration of the contact surface in the HLL-Riemann solver // Shock Waves. 1994. V. 4. P. 25–34.
  3. Hu X., Adams N. A., Iaccarino G. On the HLLC Riemann solver for interface interaction in compressible multi-fluid flow // J. Comput. Phys. 2009. V. 228. P. 6572–6589.
  4. Garrick D. P., Owkes M., Regele J. D. A finite-volume HLLC-based scheme for compressible interfacial flows with surface tension // J. Comput. Phys. 2017. V. 339. P. 46–67.
  5. Taylor G. I. The instability of liquid surfaces when accelerated in a direction perpendicular to their planes // Proc. Royal. Soc. Ser. A. 1950. V. 201. P. 192.
  6. Мешков Е. Е. Неустойчивость границы раздела двух газов, ускоряемой ударной волной // Изв. АН СССР. Мех. жидкости и газа. 1969. № 5. С. 151–157.
  7. Zhou Y. Rayleigh-Taylor and Richtmyer-Meshkov instability induced flow, turbulence, and mixing. II // Phys. Rep. 2017. V. 723–725. P. 1–160.
  8. Jakobsen H. A. Chemical reactor modeling. Multiphase reactive flows. Berlin: Springer-Verlag, 2008.
  9. Declercq E., Forestier A., Hérard J.-C., Louis X., Poissant G. An exact Riemann solver for multicomponent turbulent flow // Inter. J. Comput. Fluid Dyn. 2001. V. 14. P. 117–131.
  10. Toro E. F. Riemann solvers and numerical methods for fluid dynamics. Berlin: Springer–Verlag, 2009.
  11. Mohammadi B., Pironneau O. Analysis of the k-ε turbulence model. New York: John Wiley & Sons, 1994.
  12. Davis S. F. Simplified second–order Godunov–tType methods // SIAM J. Sci. Stat. Comput. 1988. V. 9. P. 445–473.
  13. Pelanti M., Shyue K.-M. A numerical model for multiphase liquid-vapor-gas flows with interfaces and cavitation // Inter. J. Mul. Flow. 2019. V. 113. P. 208–230.
  14. Sod G. A. A survey of several finite difference methods for systems of nonlinear hyperbolic conservation Laws // J. Comput. Phys. 1978. V. 27. P. 1–31.
  15. Kamm J. R. An exact, compressible one-dimensional Riemann solver for general, Convex Equations of State. Los Alamos National Laboratory. 2015. https://permalink.lanl.gov/object/tr?what=info:lanl-repo/lareport/LA-UR-15-21616
  16. van Leer B. On the relation between the upwind–differencing schemes of Godunov, Enguist-Osher and Roe // SIAM J. Sci. Stat. Comput. 1985. V. 5. P. 1–20.
  17. Vetter M., Sturtevant B. Experiments on the Richtmyere–Meshkov instability of an air/𝑆𝐹6 interface // Shock Waves. 1995. V. 4. P. 247–252.
  18. Morán-López J. T., Schilling O. Multicomponent Reynolds-averaged Naviere-Stokes simulations of reshocked RichtmyereMeshkov instability-induced mixing // High Energy Den. Phys. 2013. V. 9. P. 112–121.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».