О СТАБИЛИЗАЦИИ СТРУКТУРЫ ТУРБУЛЕНТНОГО ОБТЕКАНИЯ CФЕРИЧЕСКИХ И ОВАЛЬНО-ТРАНШЕЙНЫХ ЛУНОК
Автор: Алексей Юрьевич Чулюнин
Организация: НИИ Механики МГУ
Проблема взаимодействия потоков вязкой несжимаемой жидкости с рельефами различной конфигурации была и остается важной проблемой современной механики. Известно, что луночные углубления являются хорошими интесификаторами теплообмена, не вызывающими, при этом существенного роста гидравлического сопротивления [1]. На практике это свойство применяется при разработке теплообменных устройств макро- и микро-масштабов. Кроме того, в ряде работ показано, что нанесение луночных углублений на гладкие поверхности позволяет снизить значение коэффициента сопротивления тела [2]. В последнее время все больше работ посвящено исследованию характеристик овально-траншейных лунок (ОТЛ). В частности, в [3] показано, что суммарная теплоотдача от участка с длинной овальной траншеей более чем в три раза превышает теплоотдачу от участка со сферической лункой с одинаковой площадью пятна.
В работе в рамках URANS и IDDES подходов к численному моделированию турбулентных течений рассматривается обтекание вязкой несжимаемой жидкостью овально-траншейной лунки, расположенной на нижней стенке канала прямоугольного поперечного сечения. ОТЛ расположена симметрично по отношению к боковым стенкам канала и представляет собой две половинки полусферической лунки радиуса R, соединенных между собой полуцилиндрической вставкой, длина которой выбирается равной R. Число Рейнольдса на входе в канал Re = 4∙104.
В рамках серии вычислительных экспериментов получено, что при переходе от сферической лунки к овально-траншейной с удлинением L=R происходит стабилизация течения, при этом возможны два устойчивых квазиустановившихся состояния с ярко выраженными наклонными одноядерными вихревыми структурами, начинающимися на внутренних стенках концевых сферических скруглений траншеи и выходящих во внешнюю пристеночную область течения в районе противоположных концов траншеи (рис.1). Конкретный вид установившегося течения зависит от предыстории установления, в частности – от начальных условий задачи.
