СОВРЕМЕННЫЕ МОДИФИКАЦИИ ГИБРИДНОГО RANS-LES ПОДХОДА DES С УЛУЧШЕННОЙ ЗАЩИТОЙ ПОГРАНИЧНОГО СЛОЯ

Автор: Вячеслав Алексеевич Сапожников

Соавторы: Алексей Петрович Дубень

Организация: Федеральный исследовательский центр Институт прикладной математики им. М.В. Келдыша Российской академии наук

Вихреразрешающие подходы к моделированию турбулентности в настоящий момент активно развиваются и становятся все более практичными благодаря росту вычислительный мощностей. Среди них популярностью пользуются гибридные RANS-LES методы семейства DES (Detached Eddy Simulation), объединяющие преимущества RANS (Reynolds Averaged Navier–Stokes) в пристеночных пограничных слоях и LES (Large Eddy Simulation) в отрывных областях.

В докладе будут представлены результаты исследования последних модификаций метода DES (GAM-DES EP подход), использующих улучшенную защитную (Enhanced Protection, EP) функцию пограничного слоя, представленную в работе [1]. Также внимание уделено проблеме «серой зоны», связанной с задержкой развития турбулентности при переходе от RANS к LES области, и методам ее решения в рамках DES, называемым Grey-Area Mitigation (GAM) методами [2]. Они подразумевают использование альтернативных (к модели Смагоринского) LES подходов и адаптивных подсеточных масштабов. Кроме особенностей моделирования, будут рассмотрены детали реализации и оптимизации работы вычислительных алгоритмов, реализующих вышеописанные методики.

Исследование и тестирование различных вариантов GAM-DES EP проводится на примере нескольких релевантных задач (визуализации некоторых течений представлены на рисунке), а именно: однородная изотропная турбулентность, пограничный слой на плоской пластине, сверхзвуковое течение за донным срезом круглого цилиндра, обтекание двумерной выпуклости на плоской поверхности, дозвуковая затопленная турбулентная струя.

Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда, проект № 24-11-00287.

1. N. Renard, J. Vaquero, F. Gand, and S. Deck, A fully automatic and robust hybrid Reynolds-averaged Navier–Stokes/large eddy simulation approach based on the Menter shear stress transport k–ω model // Physics of Fluids 36 (11), 115160 (Nov. 2024). https://doi.org/10.1063/5.0222762

2. Arnau Pont-Vílchez, Alexey Duben, Andrey Gorobets, Alistair Revell, Assensi Oliva, and F. Xavier Trias. New Strategies for Mitigating the Gray Area in Delayed-Detached Eddy Simulation Models // AIAA Journal, 59(9), pp. 1–15 (Dec. 2021). https://doi.org/10.2514/1.J059666