Все выпуски

[ Switch to English ]

Численное моделирование обратного влияния полимерной примеси на колмогоровское течение

Денисенко В.В., Фортова С.В., Лебедев В.В., Колоколов И.В.
 pdf [на русском] (3266K)  pdf [на английском] (3254K)

Предложен численный метод, аппроксимирующий уравнения динамики слабосжимаемого вязкого течения при наличии полимерной составляющей потока. Исследуется поведение течения под воздействием статической внешней периодической силы в периодической квадратной ячейке. Методика основывается на гибридном подходе. Гидродинамика течения описывается системой уравнений Навье – Стокса и численно аппроксимируется линеаризованным методом Годунова. Полимерное поле описывается системой уравнений для вектора растяжений полимерных молекул $\bf R$, которая численно аппроксимируются методом Курганова – Тедмора. Выбор модельных соотношений при разработке численной методики и подбор параметров моделирования позволили на качественном уровне смоделировать и исследовать режим эластической турбулентности при низких числах Рейнольдса $Re \sim 10^{-1}$. Уравнения динамики течения полимерного раствора отличаются от уравнений динамики ньютоновской жидкости наличием в правой части членов, описывающих силы, действующие со стороны полимерной компоненты. Коэффициент пропорциональности $A$ при данных членах характеризует степень обратного влияния количества полимеров на поток. В статье подробно исследуется влияние этого коэффициента на структуру и характеристики потока. Показано, что с его ростом течение становится более хаотическим. Построены энергетические спектры полученных течений и спектры полей растяжения полимеров для различных величин коэффициента $A$. В спектрах прослеживается инерциальный поддиапа- зон энергетического каскада для скорости течения с показателем $k \sim −4$, для каскада растяжений полимерных молекул с показателем $−1,6$.

Ключевые слова: численное моделирование, эластическая турбулентность, гидродинамическая неустойчивость
Цитата: Денисенко В.В., Фортова С.В., Лебедев В.В., Колоколов И.В. Численное моделирование обратного влияния полимерной примеси на колмогоровское течение // Компьютерные исследования и моделирование, 2024, т. 16, № 5, с. 1093-1105
Citation in English: Denisenko V.V., Fortova S.V., Lebedev V.V., Kolokolov I.V. Numerical simulation of the backward influence of a polymer additive on the Kolmogorov flow // Computer Research and Modeling, 2024, vol. 16, no. 5, pp. 1093-1105
DOI: 10.20537/2076-7633-2024-16-5-1093-1105
URL: http://crm.ics.org.ru/journal/article/3519/
Creative Commons License Статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NoDerivs 3.0 Unported License.

Журнал индексируется в Scopus

Полнотекстовая версия журнала доступна также на сайте научной электронной библиотеки eLIBRARY.RU

Журнал входит в систему  Российского индекса научного цитирования.

Журнал включен в базу данных Russian Science Citation Index (RSCI) на платформе Web of Science

Международная Междисциплинарная Конференция "Математика. Компьютер. Образование"

Международная Междисциплинарная Конференция МАТЕМАТИКА. КОМПЬЮТЕР. ОБРАЗОВАНИЕ.

Copyright © 2009–2024 Институт компьютерных исследований