ЧИСЛЕННЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ ПРИ ИССЛЕДОВАНИИ ТУРБУЛЕНТНОСТИ

Автор: Николай Васильевич Никитин

Организация: НИИ механики МГУ

Рис.1 Визуализация численного расчёта турбулентного течения.

    Движение жидкости и газа в окружающей природе, а также в большом числе технических устройств происходит при больших скоростях, при которых реализуется турбулентный режим течения. Турбулентность характеризуется наличием случайных во времени и в пространсте пульсаций гидродинамических параметров, большим разбросом динамически важных масштабов вовлеченных в движение вихрей. Переход к турбулентности сопровождается как правило кардинальным изменением основных характеристик потока. Например, при течении вдоль твердой поверхности происходит многократное повышением сопротивления трения. Поиск методов описания, предсказания и прогнозирования свойств турбулентных течений активно ведется во многих странах. 

    Серьезный импульс исследование турбулентности получило с появлением мощных компьютеров и, в частности, многопроцессорных вычислительных систем. Появилась возможность численного моделирования турбулентных течений на основе решения основных уравнений движения вязкой жидкости – уравнений Навье-Стокса. Если в конце 20 века основным в численных расчетах было доказательство пригодности детерминированной системы уравнений Навье-Стокса для описания стохастических турбулентных процессов, то в наши дни, прямое численное моделирование заслужило статус равноправного и надежного инструмента исследования турбулентности и все шире применяется для расчета конкретных течений, а главное для изучения фундаментальных свойств турбулентности, недоступных для исследования более традиционными экспериментальными методами.

    В докладе будут представлены результаты, демонстрирующие технологию и точность прямого численного моделирования (DNS) турбулентных течений.

Работа выполнена при финансовой поддержке РНФ, проект № 22-21-00184 с использованием вычислительных ресурсов ОВК НИЦ «Курчатовский институт», http://computing.nrcki.ru/.