Расчет турбулентных течений

Проблемы расчета нестационарных переходных и турбулентных течений вязких жидкостей и газов многие годы находятся в центе внимания многих исследователей. Однако до сих пор нет окончательного ответа на вопрос: можно ли рассчитать такие течения в рамках модели Навье-Стокса?

Система уравнений

)(Re

12

2

2

2

2

2

z

u

y

u

x

u

x

T

z

uw

y

uv

x

uu

t

u

)(Re

12

2

2

2

2

2

z

v

y

v

x

v

y

T

z

vw

y

vv

x

vu

t

v

)(Re

12

2

2

2

2

2

z

w

y

w

x

w

z

T

z

ww

y

wv

x

wu

t

w

Фz

T

y

T

x

T

z

Tw

y

Tv

x

Tu

t

T

Re

1)1()(

RePr

12

2

2

2

2

2

222222

2

y

w

z

v

x

w

z

u

x

v

y

u

z

w

y

v

x

uФ

0

z

w

y

v

x

u

Tp

(1)

(2)

(3)

(4)

(4.1)

(5)

(6)

Результаты1. Разработан новый вычислительный разностный метод,

ориентированный на использование суперкомпьютеров с общедоступной памятью и позволяющий вести расчеты на многомиллионных сетках.

2. Создана динамическая система для компьютерного анализа результатов расчетов.

3. Показано развитие турбулентных структур вдоль каналов в зависимости от размеров каналов.

4. Показано влияние энергии, создаваемой трением о стенки каналов, и энергии турбулентных структур.

Полученные результаты показывают принципиальную возможность расчета турбулентных течений предложенным методом на суперкомпьютерах высокой производительности. Однако следует понимать, что каждая конкретная проблема в области исследования возникновения и развития сложных вихревых турбулентных структур является новой задачей со своей специфической постановкой граничных условий в замкнутом трехмерном объеме для вязкой несжимаемой жидкости и с соответствующим уравнением состояния. Важно также отметить возможность сопоставления результатов расчетов с лабораторными измерениями или с исследованиями натурных природных явлений на нашей планете Земля.

Фильтрация данных

Векторные поля скорости в трехмерном пространстве во всей области расчёта при фильтрации, когда по каждому пространственному направлению оставлено 50%, 25% и 10% точек.

Векторные поля скорости при t=1,0

x=0,5 x=1,0

Направление полного вектора скорости

t=0,5 t=1,0

Вектора скорости при x=0 в пяти точках с координатами (y=0,5; z=0,5), (y=0,25; z=0,25), (y=0,25; z=0,75),(y=0,75; z=0,25), (y=0,75; z=0,75)

Векторные поля скоростив канале квадратного сечения при t=1,0

x=1,25

x=1,75

x=1,5

x=2,0

Векторные поля скорости в канале прямоугольного сечения высоты 1 при t=1,0

x=1,25 x=1,5

Векторные поля скорости в канале прямоугольного сечения высоты 1 при t=1,0

x=1,75 x=2,0

Векторные поля скорости в каналепрямоугольного сечения высоты 0,5 при t=1,0

x=1,25

Архитектура UVSServer

DataSet storage IBM Regatta

DataRequest Web Service

File Transfer Services

Client on the .NET platform

Unified Data Access System

Visualization System

Workstation

DataRequest

DataItem

Пример работы UVS