Численное исследование осесимметричных струйных течений на основе турбулентной модели νt-92

Abstract

В работе проводится верификация турбулентной модели Секундова νt-92 для различных струй. На основе этой модели проведены численные исследования осесимметричной дозвуковой холодной, горячей и околозвуковой струи. Для численной реализации уравнения гидродинамики записаны в переменных Мизеса и использована неявная абсолютно устойчивая схема второго порядка точности в поперечном и первого порядка в продольном направлениях. Для сравнения полученных численных результатов использованы опытные данные из базы данных NASA, где представлены не только данные экспериментов последних лет, но сравнительный анализ многих моделей турбулентности. Сравнения проведены по распространению осе вой скорости потока, по профилю турбулентных напряжений и продольной скорости в различных сечениях. Показано, что модель количественно хорошо описывает основные параметры несжимаемой и сжимаемой турбулентных струй. Было выявлено, что модель Секундова νt-92 менее подвержена к так называемой «аномалии» круглой струи, суть которой заключается в том, что многие другие RANS модели дают очень сильное расширение для осесимметричных струй. In this work, we verify the turbulent Secundov νt-92 model for various jets. Based on this model, numerical studies of an axisymmetric subsonic cold, hot, and transonic jet are carried out. For the numerical implementation of the equations of hydrodynamics are written in the Mises variables and an implicit absolutely stable scheme of the second order of accuracy in the transverse and first order in the longitudinal directions is used. To compare the obtained numerical results, we used experimental data from the NASA database, which presents not only experimental data of recent years, but a comparative analysis of many turbulence models. Comparisons were made on the propagation of the axial flow velocity, along the profile of turbulent stresses and longitudinal velocity in various sections. It is shown that the model quantitatively describes well the main parameters of incompressible and compressible turbulent jets. It is shown that the Secundov νt-92 model is less prone to the so-called “anomaly” of the circular jet, the essence of which is that many other RANS models give a very strong expansion for axisymmetric jets.