МОДЕЛИ ТУРБУЛЕНТНОСТИ В РАСЧЕТАХ АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ГАЗОВЫХ ПОТОКОВ

Аннотация

Проведен обзор наиболее распространенных в инженерных расчетах моделей турбулентности,  которые позволяют приближенно описывать турбулентные потоки, используя уравнения движения Рейнольдса, показаны их области применения. Для  расчета турбулентных течений путем решения уравнений Рейнольдса, принимается гипотеза замыкания для кажущихся турбулентных напряжений и другими переменными, входящими в уравнения.

Отмечено, что одной из основных рассматривается Бусинекса, которая подтверждается экспериментальными исследованиями турбулентности, которые показывают, что турбулентный поток характеризуется наличием каскада энергии от больших масштабов к меньшим.

Кроме того, авторами рассмотрены: полуэмпирическая теория Прандтля основанная на предположении, что турбулентное движение состоит из бесконечного числа вихрей различных масштабов, которые взаимодействуют друг с другом и переносят энергию от больших масштабов к меньшим, модели, специально адаптированные к конкретному типу задачи, например, LES для моделирования взаимодействия турбулентных потоков,  обобщенная теория развитой турбулентности (GDT, Generalized Theory of Turbulence), которая  является теорией, разработанной для описания и моделирования турбулентных потоков в различных технических устройствах.

Обосновано, что одним из наиболее распространенных подходов является использование моделей с различными уровнями детализации, начиная с более простых моделей и переходя к более сложным, если это необходимо для достижения требуемой точности. Такой подход называется методом «лестницы моделей» или RANS/LES. В частности, одна из наиболее распространенных моделей турбулентности модель k-epsilon для моделирование течения в вентиляционных системах, может использоваться в методе «лестницы моделей» для учета турбулентных потоков внутри вентиляционных каналов.