Preview

Известия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ

Расширенный поиск

Концепция турбулентной «вихревой засыпки» – модели и методы

https://doi.org/10.30724/1998-9903-2019-21-5-97-109

Полный текст:

Аннотация

Представлены модели и методы изучения турбулентности, основанные на концепции турбулентной «вихревой засыпки». Суть этой концепции состоит в том, что турбулентное течение рассматривается как ламинарное, текущее через «вихревую засыпку», создающую внутреннее сопротивление. Это сопротивление можно рассматривать либо как распределенное, либо как локально-сосредоточенное. На основе первого представления получено модифицированное уравнение Навье-Стокса, его приближенное аналитическое и численные решения. На основе второго представления и разработанного для этих целей метода локальных флуктуаций получена компьютерная модель турбулентного потока в трубах. С помощью моделирования показано, что при задании определенной системы локальных флуктуаций вязкости расчетный профиль течения соответствует профилю скорости турбулентного потока. Величина и профиль турбулентной вязкости потока полностью определяются структурой и свойствами «вихревой засыпки». Результаты работы подтверждают возможность и эффективность рассмотрения турбулентности на основе данной концепции.

Об авторах

Л. Э. Меламед
Акционерное общество «Интеллект»
Россия

Меламед Лев Эммануилович – кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник

г. Москва



Г. А. Филиппов
Отделение энергетики, машиностроения, механики и процессов управления Российской академии наук
Россия

Филиппов Геннадий Алексеевич – доктор технических наук, академик РАН

г. Москва



Список литературы

1. Falkovich G., Sreenivasan K. Lessons from hydrodynamic turbulence // Physics Today. 2006. V. 59. iss.4. pp. 43-90.

2. Baumert H.Z. Universal equations and constants of turbulent moution // Physica Scripta. 2013. V. 155. pp. 1-12.

3. Меламед Л.Э. Уравнение турбулентного движения в трубах // Письма в Журнал технической физики. 2015. T. 41. №. 24. C. 23-28.

4. Cebeci T. Turbulence Models and Their Application. Horizons Publishing Inc. Long Beach. California. 2004. 120 p.

5. Lee, M., Moser, R. D. Direct numerical simulation of turbulent channel flow up to Re=5200 // Journal of Fluid Mechanics. 2015. V. 774. pp. 395-415.

6. Аэров М.Э., Тодес О.М. Гидравлические и тепловые основы работы аппаратов со стационарным и кипящим зернистым слоем. Л.: «Химия». 1968, 510 с.

7. Заволженский М.В., Руткевич П.Б. Развитая турбулентность в трубах. М.: Институт космических исследований Российской академии наук. 2007. № 2140. 38 с.

8. Zagarola M.V., Smits A.J. Mean-flow scaling of turbulent pipe flow // Journal of Fluid Mechanics. 1998. V.373. pp. 33-79.

9. Monkewitz P. A., Nagib H. M. Large Reynolds number asymptotics of the streamwise normal stress in ZPG turbulent boundary layers // Journal of Fluid Mechanics. 2015. V.783. pp.474-503.

10. Furuichi N., Terao Y., Wada Y. et al. Friction factor and mean velocity profile for pipe flow at high Reynolds numbers // Physics of Fluids. 2015. V.27, 9(095108). pp.1-16.

11. Yongyun Hwang. Mesolayer of attached eddies in turbulent channel flow // Physical Review Fluids. 2016. V.1. 064401. pp.1-18. doi: 10.1103/PhysRevFluids.

12. Orlu R., Fiorini T., Segalini A., et all. Reynolds stress scaling in pipe flow turbulence - first results from CICLoPE // Transactions of Royal Society. 2016. V.375 (20160187). pp. 1-6.

13. Vinuesa R., Duncan R. D. Nagib H. M. Alternative interpretation of the Superpipe data and motivation for CICLoPE: The effect of decreasing viscous length scale // European Journal of Mechanics - B/Fluids. 2016.V.58. pp. 109-116.

14. Баренблатт Г.И., Корин А.Дж., Простокишин В.М. Турбулентные течения при очень больших числах Рейнольдса: уроки новых исследований // Успехи физических наук. 2014. T. 184. № 3. C. 265-272.

15. Вигдорович И.И. Описывает ли степенная формула турбулентный профиль скорости в трубе? // Успехи физических наук. 2015. Т.185. № 2. C. 213-216.

16. Баренблатт Г.И., Корин А.Дж., Простокишин В.М. К проблеме турбулентных течений в трубах при очень больших числах Рейнольдса // Успехи физических наук. 2015. Т.185. №2. C.217-220. Доступно по: https://www.ufn.ru/ru/articles/2015/2/h/. Ссылка активна на: 15 сентября 2019 г.

17. Reichardt H. Vollstandige Darstellung der turbulenten Geschwindigkeitsverteilung in glatten Leitugen // Zeitschrift fur Angewandte Mathematik und Mechanik. 1951. V.31. N.7. pp.208-219.

18. Меламед Л.Э., Филиппов Г.А. Моделирование турбулентности как «вихревой засыпки» // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2017. Т.19. № 9-19. C.122-132.

19. Меламед Л.Э., Филиппов Г.А. Обобщенная формула для скорости турбулентных и ламинарных течений в трубах // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2018. Т.20. № 7-8. C.136-146.

20. .Меламед Л.Э. Метод локальных флуктуаций и моделирование неоднородных сред // Письма в Журнал технической физики. 2016. T. 42. № 19. C.31-37.

21. .Кутателадзе С.С. Теплопередача и гидродинамическое сопротивление. М.: Энергоатомиздат. 1990. 366 с.


Для цитирования:


Меламед Л.Э., Филиппов Г.А. Концепция турбулентной «вихревой засыпки» – модели и методы. Известия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ. 2019;21(5):97-109. https://doi.org/10.30724/1998-9903-2019-21-5-97-109

For citation:


Melamed L.E., Filippov G.A. The concept of turbulent «vortex backfill» - models and methods. Power engineering: research, equipment, technology. Power engineering: research, equipment, technology. 2019;21(5):97-109. (In Russ.) https://doi.org/10.30724/1998-9903-2019-21-5-97-109

Просмотров: 25


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1998-9903 (Print)
ISSN 2658-5456 (Online)