ПРЯМОЕ ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТУРБУЛЕНТНОГО ТЕЧЕНИЯ ВЯЗКОЙ НЕСЖИМАЕМОЙ ЖИДКОСТИ ПО СХЕМЕ КАБАРЕ В ПЛОСКОМ КАНАЛЕ

Д. Г. Асфандияров, Б. И. Березин, С. А. Финогенов
Вопросы атомной науки и техники. Сер. Математическое моделирование физических процессов 2013. Вып.4. С. 57-62.

Путем прямого численного моделирования исследуется турбулентное течение вязкой несжимаемой жидкости в плоском канале при числе Рейнольдса 5 600, определенного по высоте канала и средней скорости в потоке. В продольном и поперечном направлениях взяты периодические граничные условия. Размеры области в продольном и поперечном направлениях - 4 и 2 соответственно, - полувысота канала. Для расчета использована неравномерная сетка 257 129 129 со сгущением возле границы. Расчет проводится по схеме КАБАРЕ без использования подсеточных моделей турбулентности. Алгоритм вычисления заключается в последовательном решении явной части схемы (вычисление скоростей на последующем временном слое) и решении уравнения Пуассона для давления. Уравнение Пуассона решается с помощью параллельной реализации алгоритма быстрого прямого метода и параллельной прогонки.
      Расчеты проводились на суперкомпьютере "Ломоносов" на 128 процессорах. Расчетное время составило 9 дней (27 648 процессор-часов). Вычисленные характеристики пристенной турбулентности - осредненный профиль скорости, компоненты тензора турбулентных напряжений, вклады молекулярной и турбулентной составляющих тензора вязкости и коэффициент сопротивления канала - хорошо согласуются с расчетными данными, полученными при решении аналогичной задачи на аналогичных расчетных сетках в 1987г. группой Джона Кима из исследовательского центра в Эймсе (НАСА) (рис. 4, список лит. - 30 назв.).