Многокомпонентная турбулентность

Cтраница 2

В книгу вошли работы, выполненные нами в Институте прикладной математики им. Основные концепции и подходы нашли отражение в целом ряде оригинальных публикаций и в монографии авторов Введение в планетную аэрономию ( Наука, 1987), в которой проблеме многокомпонентной турбулентности посвящена отдельная глава. [16]

В монографии дается систематическое изложение современного подхода к инвариантному моделированию развитых турбулентных течений многокомпонентных химически активных газов, применительно к специфике математического моделирования верхних атмосфер планет. Основное внимание уделено проблеме взаимовлияния химической кинетики и турбулентного перемешивания, а также разработке полуэмпирического метода расчета коэффициентов турбулентного обмена в стратифицированных сдвиговых течениях, основанного на использовании эволюционных уравнений переноса для вторых моментов пульсирующих термогидродинамических параметров. Возможности разработанных моделей многокомпонентной турбулентности природных сред продемонстрированы в ряде вычислительных примеров, описывающих процессы кинетики и тепло-массопереноса в верхних атмосферах планет. [17]

Когда массовая плотность р постоянна, все динамические эффекты, потенциально зависящие от этого члена завихренности отсутствуют. Таким образом, существование локальных неоднородностей ( градиентов) массовой плотности составляет важнейшее свойство многокомпонентных реагирующих течений, которое обычно не рассматривается классическими моделями турбулентности однородной жидкости. Другим усложняющим аспектом проблемы моделирования многокомпонентной турбулентности является локальная энергия, выделяемая химическими реакциями. Локальное тепловыделение в газовых потоках ускоряет расширение среды и может индуцировать неустойчивость Релея-Тейлора ( в стратифицированных в поле силы тяжести течениях при наличии архимедовой силы плавучести), реализуя тем самым обратную связь с гидродинамикой. Ниже мы рассмотрим несколько примеров турбулизованных многокомпонентных природных сред. [18]

Среди предположений, сделанных при выводе этих формул, весьма существенна гипотеза лагранжевой инвариантности переносимой субстанции. Как было упомянуто выше, для химически активной газовой смеси, стратифицированной в гравитационном поле, указанная гипотеза в общем случае не справедлива, и в соотношения ( 3.3.19), ( 3.3.3) и ( 3.3.15) необходимо вводить поправку, учитывающую влияние неоднородного распределения энтропии ( температуры) и состава на эффективность турбулентного перемешивания. Такого рода поправка к турбулентным коэффициентам переноса в многокомпонентной смеси может быть найдена, вообще говоря, при использовании так называемой К-теории многокомпонентной турбулентности ( см. разд. [19]

Составной частью аэрономики является изучение турбулентных движений газовой среды с усложненными характеристиками, при моделировании которой следует учитывать многокомпонентность и сжимаемость потока, переменность теплофизических свойств, наличие химических реакций и воздействие негравитационных сил. Эти дополнительные эффекты не позволяют, в общем случае, использовать результаты, полученные в рамках традиционного описания течений однородной сжимаемой жидкости ( в приближении Буссинеска), применимые в метеорологии. С другой стороны, разработанная полуэмпирическая теория коэффициентов турбулентного обмена для течений в многокомпонентном пограничном слое не может быть в полной мере использована для целей аэрономики, в частности, из-за отсутствия гравитационных эффектов в структуре используемых уравнений. Поэтому, чтобы моделировать подобные среды, необходима разработка новых математических моделей многокомпонентной турбулентности, адекватно описывающих процессы динамики, тепло - и массопереноса и кинетики в химически активном газовом континууме. [20]

Функциональная зависимость профилей корреляций энтальпии и скорости, обезразмеренных делением naL2 ( д V / dz ( g д h / dz, от градиентного числа Ричардсона R i ( - К О О, - К О. [21]

Для окончательного замыкания рассмотренной модели необходимо задать внешний масштаб турбулентности L. Масштаб L, появляющийся в эволюционных уравнениях переноса для вторых моментов при параметризации неизвестных корреляций и характеризующий размеры больших энергосодержащих вихрей, зависит, вообще говоря, от процессов конвективного переноса, генерации и диссипации турбулентности, а также от предыстории этого процесса. Вывод более общих дифференциальных уравнений для L является одной из самях сложных задач полуэмпирической теории многокомпонентной турбулентности. [22]

Страницы: 1 2