Математическое моделирование процессов переноса вблизи заряженных тел в турбулентном потоке плазмы

• Автор: Ульданов, Сергей Владимирович
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 102 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. Математические модели динамики плотной низкотемпературной турбулентной плазмы и процессов переноса
1.1. Параметры исследуемой плазмы и физическая модель
1.2. Кинетическое описание динамики плазмы
1.3. Газодинамическое описание динамики сильноионизо-ванной плазмы
1.4. Газодинамическое описание динамики слабоионизо-ванной плазмы
1.5. Методы описания и моделирования турбулентных течений
1.6. Методы решения уравнений газодинамики
1.7. Методы расчета самосогласованного электрического поля
Глава 2. Прямое моделирование процессов переноса в плазме с крупномасштабными пульсациями
2.1. Методика численного моделирования крупномасштабных пульсаций
2.2. Моделирование процессов переноса в слабоионизован-
ной плазме
2.2.1. Математическая модель в отсутствие магнитного поля
2.2.2. Моделирование процессов переноса в отсутствие магнитного поля в двумерной постановке
2.2.3. Исследование значимости трехмерных эффектов

2.2.4. Математическая модель процессов переноса
при наличии магнитного поля
2.2.5. Моделирование процессов переноса при наличии магнитного поля
2.3. Моделирование процессов переноса в полностью ионизованной плазме
2.3.1. Математическая модель
2.3.2. Результаты расчетов течения полностью ионизованной плазмы
2.3.3. Замечание о влиянии степени ионизации
2.3.4. Исследование нестационарности потока
2.4. Анализ результатов и выводы
Глава 3. Стохастическое моделирование процессов переноса в плазме с пульсациями среднего масштаба
3.1. Методика стохастического моделирования
3.2. Моделирование процессов переноса вблизи плоского стеночного электрода в слабоионизованной плазме в отсутствие магнитного поля
3.2.1. Математическая модель
3.2.2. Результаты моделирования в дву- и трехмерной постановке
3.3. Моделирование процессов переноса при наличии магнитного поля
3.3.1. Математическая модель
3.3.2. Результаты моделирования в двумерной поста-
новке
3.4. Анализ результатов и выводы
Глава 4. Моделирование процессов переноса в

плазме с мелкомасштабными пульсациями
4.1. Модель замыкания для турбулентной диффузии в сла-боионизованной плазме
4.2. Моделирование процессов переноса в турбулентном пограничном слое слабоионизованной плазмы
4.2.1. Математическая модель и численная модель .
4.2.2. Моделирование процессов переноса в отсутствие магнитного поля
4.2.3. Моделирование процессов переноса при наличии магнитного поля
4.3. Исследование влияния мелкомасштабной турбулентности на процессы переноса при наличии крупномасштабной турбулентности . . .
4.3.1. Математическая модель
4.3.2. Моделирование процессов переноса вблизи цилиндра
4.4. Анализ результатов и выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

Глава 2. Прямое моделирование процессов переноса в плазме с крупномасштабными пульсациями
2.1. Методика численного моделирования крупномасштабных пульсаций
Моделирование крупномасштабных пульсаций возможно при неустойчивости потока к возмущениям и при наличии механизма поддержания автоколебаний (иначе для генерации необходимы внешние воздействия и результаты зависят от параметров воздействий). Известно, что такими свойствами обладает поток при обтекании цилиндрических тел.
Рассмотрим обтекание плазмой круглого цилиндра, расположенного поперек потока. При больших числах Рейнольдса, вследствие неустойчивости течения к присутствующим в реальном потоке возмущениям, за цилиндром образуется нестационарный вихревой след - дорожка Кармана. Динамика крупномасштабных вихрей в следе обладает свойствами турбулентного течения [23], [40]; осред-ненные за период результаты прямого численного моделирования лучше согласуются с экспериментальными данными, чем результаты расчетов с использованием различных моделей турбулентности, но без учета нестационарности [42].
Для расчета крупномасштабных вихрей адекватна модель Эйлера [23], [40], кроме того, метол расчета обладает аппроксимаци-ошгой вязкостью. В силу симметрии тела, начальных и граничных условий и симметрии метода решение стационарно и симметрично и машинные ошибки не разрушают симметрию (точнее сказать, турбулентное течение развивается через очень большое время). Для моделирования турбулентного обтекания широко распространен метод искусственного задания начального возмущения