Численное моделирование турбулентных течений и теплообмена в пространственных и нестационарных пограничных слоях

• Автор: Алексин, Владимир Адамович
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 224 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1 ПОСТАНОВКИ ЗАДАЧ ПРИ МОДЕЛИРОВАНИИ ПРОСТРАНСТВЕННЫХ ТУРБУЛЕНТНЫХ ТЕЧЕНИЙ И ТЕПЛООБМЕНА В ПОГРАНИЧНОМ СЛОЕ
1.1. Уравнения турбулентного движения
1 2. Система уравнений пространственного турбулентного пограничного
слоя в сжимаемом газе
1.3. Постановки задач
1.4. Модели турбулентности для пограничных слоев
Фигуры
ГЛАВА 2 ЧИСЛЕННЫЕ МЕТОДЫ РАСЧЕТА ТРЕХМЕРНЫХ ТУРБУЛЕНТНЫХ ПОГРАНИЧНЫХ СЛОЕВ
2.1. Приведение уравнений к виду, удобному для численного интегрирования
2.2. Численный метод расчета пространственного пограничного слоя
2.3. Специфика применения численного метода для решения
нестационарного пограничного слоя
2.4. Особенности использования численного метода при расчетах в переходных
и турбулентных областях течения
Фигуры
ГЛАВА 3. МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕЧЕНИЯ И ТЕПЛООБМЕНА В ПОГРАНИЧНОМ СЛОЕ НА КРИВОЛИНЕЙНЫХ ЛОПАТОЧНЫХ ПРОФИЛЯХ
3.1. Система уравнений двумерного турбулентного пограничного слоя
Постановка задачи. Эффективные коэффициенты турбулентного переноса
3.2. Усложненные модели турбулентности. Моделирование процессов ламинарно-турбулентного перехода
3 .3. Влияние параметров турбулентности набегающего потока на характеристики
течения и теплообмена в пограничном слое на плоской пластине
3 .4 Особенности моделирование характеристик течения и теплообмена
в пограничном слое на криволинейном лопаточном профиле
3.5. Моделирование влияния параметров турбулентности набегающего потока на переходные процессы пограничного слоя при значительной
интенсивности турбулентности
Фигуры
ГЛАВА 4 НЕСТАЦИОНАРНЫЕ ДВУМЕРНЫЕ ТЕЧЕНИЯ И ТЕПЛООБМЕН В
ПОГРАНИЧНЫХ СЛОЯХ
4 1. Система уравнений нестационарного турбулентного пограничного слоя
в сжимаемом газе. Постановка задачи
4.2. Модели турбулентности в нестационарных потоках
4.3. Влияние параметров нестационарности набегающего потока
на характеристики течения в пограничном слое на плоской пластине............117 »
4.4. Моделирование совместного влияния параметров нестационарности
и турбулентности набегающего потока на характеристики течения и турбулентности
в пограничном слое
4.5. Особенности моделирования характеристик теплообмена
Фигуры
ГЛАВА 5 ПРОСТРАНСТВЕННЫЕ ТЕЧЕНИЯ И ТЕПЛООБМЕН НА КОНИЧЕСКИХ
ТЕЛАХ В СВЕРХЗВУКОВЫХ ПОТОКАХ
5.1. Моделирование турбулентного течения в пространственных пограничных слоях
5.2 Сведение трехмерных задач к двумерным Решения вблизи плоскостей симметрии
Осесимметричная аналогия
5.3.Турбулентные пограничные слои на круговых конусах, обтекаемых потоком сжимаемого газа под углами атаки

5.4.Особенности моделирования течения и теплообмена в пограничных слоях на
биэллиптических телах, обтекаемых потоком сжимаемого газа под углом атаки
5.5. Течения на проницаемых обтекаемых участках поверхности
Фигуры
ГЛАВА 6 ПРОСТРАНСТВЕННЫЕ ТЕЧЕНИЯ И ТЕПЛООБМЕН НА МОДЕЛЬНЫХ
ТЕЛАХ СЛОЖНОЙ ФОРМЫ В СВЕРХЗВУКОВЫХ ПОТОКАХ
6.1 Особенности расчета существенно пространственных пограничных слоев
О выборе систем координат, нормально связанных с поверхностью тела
6.2.Исследование течения и теплообмена в пограничном слое на теле сложной формы
при обтекании под малыми углами атаки. Влияние режимов течения
6.3 . Специфика и трудности расчета пограничных слоев на теле сложной формы
при обтекании под большими углами атаки
6.4. Области применимости уравнений пограничного слоя первого порядка.
Учет эффектов более высокого порядка
Фигуры
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

согласование расчетного профиля скорости с экспериментальными данными
к, = [l + Re2 Re;2]"', k2= (де2г Re;2 \ + Re2 Re;2 ] ‘
(1.4.5)
Множители к] и к2 является функциями локального числа ReI и локального критического
В ламинарном подслое демпфирующее действие молекулярной вязкости на турбулентные пульсации в этой модели переноса характеризуется степенью убывания слагаемого к2 рт при >0, Аналогично моделям эффективной вязкости Е.Д Уап ОпеяКя, 1956 и О.Ь.МеИог’з е! а1, 1968 и в соответствии с экспериментальными данными Н.Дей-тгсК’я, 1940, Д.Ве1881ег’я, 1955 и ТЧ.Напгайу’з, 1967, модель вязкости В.Д.Совершенного, 1974 (см. также Я.М.Котляр, В.Д.Совершенный и др., 1987) дает четвертый порядок убывания при £—>0: к2 /.1г~0(1'4 ).
Выражение для <р« как функция параметров Дед и Де« есть
Представление коэффициентов к] и к2 в виде дробно - рациональной функции от Ret позволяет упростить итерационный процесс при численном интегрировании и представить эффективные коэффициенты турбулентного переноса функцией от G , а не от полного трения, как, например, в моделях турбулентной вязкости с демпфирующим множителем Ван Драйста.
По аналогии с коэффициентом эффективной вязкости для пространственного пограничного слоя коэффициент эффективной теплопроводности определяется выраженим
Коэффициент эффективной вязкости (1.4.6) зависит от локального числа Рейнольдса Дед и от безразмерной величины локального критического числа Рейнольдса Де«, определяющего местоположение границы, разделяющей области с преобладающим ламинарным режимом и со значительными турбулентными пульсациями. Коэффициент полной теплопроводности (1.4.7) зависит от величин Дед, Де«, Рг, Ртт. Числа Прандтля определяются по коэффициентам молекулярного и турбулентного переноса.
Величина Де» в пространственном пограничном слое зависит, аналогично двумерному случаю, от параметров градиента давления, проницаемости, чисел Маха и Рейнольдса
числа Рейнольдса Де«, где Двх= /д/т /р tv.
ср. = ( Де; - Де2 + д/(де2- Re; )2 + 4 Re,2 Rer Ї2Rer)"'
(1.4.6)
(1.4.7)