Ключевые слова
вычислительная механика
число Рейнольдса
плоский канал с препятствием
порядок аппроксимации
критерии подобия
турбулентный поток
Как цитировать
Аннотация
в статье описывается моделирование двумерного течения жидкости за перпендикулярной пластиной с использованием методов вычислительной гидродинамики на основе решеточных алгоритмов. Выполнен анализ безразмерных временных характеристик переходных процессов от ламинарного к турбулентному режиму. Определены функциональные зависимости ключевых физических параметров от скорости потока и числа Рейнольдса. Исследование акцентирует внимание на формировании и стабилизации вихревых структур при достижении критических гидродинамических условий при обтекании препятствия жидкостью в канале.
Литература
Галкин В. А. Анализ математических моделей: системы законов сохранения, уравнения Больцмана и Смолуховского. М.: Бином. Лаб. знаний; 2009. 408 с.
Peng Y., Schaefer L. Equations of State in a Lattice Boltzmann Method. Physics of Fluids. 2006;18(4):042101-01–042101-11. DOI: 10.1063/1.2187070.
Inamuro T. Lattice Boltzmann Method for Viscous Fluid Flows and for Two-Phase Fluid Flows. Fluid Dynamics Research. 2006;38(9):3–17. DOI: 10.1007/978-3-642-01273-0_1.
Kupershtokh A. L., Medvedev D. A., Karpov D. I. On Equations of State in a Lattice Boltzmann Method. Computers and Mathematics with Applications. 2009;58(5):965–974. DOI: 10.1016/j.camwa.2009.02.024.
Semenov O. Yu., Dyomko A. I. Liquid and Gas Optical Flowmeter Model Development. AIP Conf. Proc. 2019;2141:050010-1–050010-10. DOI: 10.1063/1.5122153.
Huang H.-B., Lu X.-Y., Sukop M. C. Numerical Study of Lattice Boltzmann Methods for a ConvectionDiffusion Equation Coupled with Navier–Stokes Equations. Journal of Physics A. 2011;44(5):055001-1–055001-18. DOI: 10.1088/1751-8113/44/5/055001.
Галкин А. В. Математическое моделирование столкновений частиц, приводящих к решениям уравнений Больцмана и Смолуховского: автореферат дис. ... канд. физ.-мат. наук. Москва, 2009. 19 с.
Горбунов Д. В., Гавриленко А. В., Горбунова М. Н., Семенов О. Ю. Визуальный корреляционный анализ периодических и непериодических функций на основе рекуррентного анализа. Успехи кибернетики. 2023;4(4):54–61. DOI: 10.51790/2712-9942-2023-4-4-05.
Shan X. Multicomponent Lattice Boltzmann Model from Continuum Kinetic Theory. Physical Review E. 2010;81(4):045701.1–045701.4. DOI: 10.1103/PhysRevE.81.045701.
Tiribocchi A., Stella N., Gonella G., Lamura A. Hybrid Lattice Boltzmann Model for Binary Fluid Mixtures. Physical Review E. 2009;80(2):026701-1–026701-7. DOI: 10.1103/PhysRevE.80.026701.
Смирнов Е. М., Зайцев Д. К. Метод конечных объемов в приложении к задачам гидрогазодинамики и теплообмена в областях сложной геометрии. Научно-технические ведомости СПбГТУ. 2004;2:70–81. Режим доступа: https://engtechspbstu.ru/userfiles/files/volume/N2_36_2004.pdf.
Chen S., Tolke J., Krafczyk M. Numerical Simulation of Fluid Flow and Heat Transfer inside a Rotating Disk-Cylinder Configuration by a Lattice Boltzmann Model. Physical Review E. 2009;80(1):016702. DOI: 10.1103/PhysRevE.80.016702.
Chiavazzo E., Karlin I. V., Gorban A. N., Boulouchos K. Combustion Simulation Via Lattice Boltzmann and Reduced Chemical Kinetics. Journal of Statistical Mechanics: Theory and Experiment. 2009;2009(6):P06013. DOI: 10.1088/1742-5468/2009/06/P06013.
Obrecht C., Kuznik F., Tourancheau B., Roux J.-J. Multi-GPU Implementation of the Lattice Boltzmann Method. Computers & Mathematics with Applications. 2013;65(2):252–261. DOI: 10.1016/j.camwa.2011.02.020.
Schonherr M., Kucher K., Geier M., Stiebler M., Freudiger S., Krafczyk M. Multi-Thread Implementation of the Lattice Boltzmann Method on Non-Uniform Grids for Cpus and Gpus. Computers and Mathematics with Applications. 2011;61(12):3730–3743. DOI: 10.1016/j.camwa.2011.04.012.
Семенов О. Ю., Гавриленко Т. В. Диагностика структуры плазмы методом фокусировки изображения. Успехи кибернетики. 2023;4(2):18–23. DOI: 10.51790/2712-9942-2023-4-2-03.
Галкин А. В. Математическое моделирование газа, образующего конденсированную структуру. Математическое моделирование. 2009;21(2):103–117.
Hazi G., Markus A. Modeling Heat Transfer in Supercritical Fluid Using the Lattice Boltzmann Method. Physical Review E. 2007;77(2):1–10. DOI: 10.1103/PhysRevE.77.026305.
Titarev V. A. Rarefied Gas Flow in a Planar Channel Caused by Arbitrary Pressure and Temperature Drops. Int. J. of Heat and Mass Transfer. 2012;55(21–22):5916–5930. DOI: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2012.05.088.
Семенов О. Ю. Исследование гидродинамики пламени в плоском канале с неподвижным поршнем. Вестник кибернетики. 2019;1:7–14. Режим доступа: https://www.vestcyber.ru/jour/article/view/256/137.
Ataei M., Shaayegan V., Costa F., Han S., Park C. B., Bussmann M. LBfoam: an Open-Source Software Package for the Simulation of Foaming Using the Lattice Boltzmann Method. Computer Physics Communications. 2021;259:107698. DOI: 10.1016/j. cpc.2020.107698.
Ji G., Zhu J. Computational Fluid Dynamics Simulations. 2020. DOI: 10.5772/intechopen.83278.
Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Теоретическая физика: учеб. пос. В 10 т. Т. 10. Физическая кинетика. М.: ФИЗМАТЛИТ; 2002. 536 с.
Sukop M. C., Thorne D. T. Lattice Boltzmann Modeling. An Introduction for Geoscientists and Engineers. 2006. DOI: 10.1007/978-3-540-27982-2.
Fluid Dynamics Simulation. Available at: https://physics.weber.edu/schroeder/fluids/.