Аннотация. Проведен обзор наиболее распространенных в инженерных расчетах моделей турбулентности, которые позволяют приближенно описывать турбулентные потоки, используя уравнения движения Рейнольдса, показаны их области применения. Для расчета турбулентных течений путем решения уравнений Рейнольдса, принимается гипотеза замыкания уравнений турбулентного движения для вихревых или «кажущихся» турбулентных напряжений и связь с другими переменными, входящими в уравнения. Отмечено, что одной из основных рассматривается гипотеза Буссинеска, которая подтверждается экспериментальными исследованиями турбулентности, утверждающая, что турбулентный поток характеризуется наличием каскада передачи энергии от больших масштабов к меньшим. Кроме того, авторами рассмотрена полуэмпирическая теория Прандтля, основанная на предположении, что турбулентное движение состоит из бесконечного числа вихрей различных масштабов, которые взаимодействуют друг с другом и переносят энергию от больших масштабов к меньшим; модели специально адаптированные к конкретному типу задачи, (GDT, Generalized Theory of Turbulence), которая является теорией, разработанной для описания и моделирования например, LES для моделирования взаимодействия турбулентных потоков; обобщенная теория развитой турбулентности турбулентных потоков в различных технических устройствах. Обосновано, что одним из наиболее распространенных подходов является использование моделей с различными уровнями детализации, начиная с более простых моделей и переходя к более сложным, если это необходимо для достижения требуемой точности. Такой подход называется методом «лестницы моделей» или RANS/LES. Предмет исследования: модели турбулентности для расчета аэродинамических характеристик газовых потоков. Материалы и методы: основой выполненных исследований является ряд научных работ отечественных и зарубежных исследователей в данной области и результаты, полученные авторами в процессе выполнения работы. Использован системный подход, означающий рассмотрение и изучение объекта исследования как интегрированной системы, состоящей из множества взаимосвязанных элементов. Результаты: авторы отмечают, что одним из наиболее распространенных подходов является использование моделей с различными уровнями детализации, начиная с более простых моделей и переходя к более сложным, если это необходимо для достижения требуемой точности. Такой подход называется методом «лестницы моделей» или RANS/LES. Выводы: выбор модели турбулентности для конкретных случаев зависит от ряда факторов, включая характеристики потока, доступные данные, требования к точности и вычислительные возможности. К критериям выбора относятся: физические свойства и режим потока; степень точности расчетов и расчетные возможности.
турбулентность, модель турбулентности, области применения, k-epsilon модель, модель Буссинеска, «лестница моделей»
1. Абрамович Г.Н. Теория турбулентных струй / Г.Н. Абрамович М.: ЭКОЛИТ, 2011. 720 с.
2. Андерсон Д. Вычислительная гидромеханика и теплообмен. Т.2. / Д. Андерсон, Дж. Таннехилл, Р. Плетчер. – М.: Мир, 1990. – 392 с.
3. Аэрогидромеханика / А.А. Коваленко, В.И. Соколов, Ю.И. Осенин и др.. – Луганск: Изд-во ВНУ им. В. Даля, 2009. 516 с.
4. Брэдшоу П. Введение в турбулентность и ее измерение / П. Брэдшоу. М.: Мир, 1974. 279 с.
5. Зимин В.Д. Турбулентная конвекция / В.Д. Зимин, П.Г. Фрик. М.: Наука, 1988. 173 с.
6. Идельчик И.Е. Аэрогидродинамика технологических аппаратов (Подвод, отвод и распределение потока по сечению аппаратов) / И.Е. Идельчик. М.: Машиностроение, 1983. 351 с.
7. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа/ Л.Г. Лойцянский. – М.: Наука, 1978. – 735 с.
8. Основы механики сплошных сред / Недопекин Ф.В., Коваленко А.А., Соколов В.И., Андрийчук Н.Д., Гусенцова Я.А. Луганск: Изд-во ВНУ им. В. Даля, 2010. 377 с.
9. Рейнольдс А.Дж. Турбулентные течения в инженерных приложениях Пер. с англ./ А. Дж. Рейнольдс. – М.: Энергия, 1979. – 408 с.
10. Соколов В.И. Аэродинамика газовых потоков сложных вентиляционных систем/ В.И. Соколов. – Луганск: Изд-во ВНУ им. В. Даля, 1999. – 200 с.
11. Хинце И.О. Турбулентность. Ее механизм и теория / И.О. Хинце. Москва.: Государственное издательство физико-математической литературы, 1963. 680 с.
12. Batchelor G.K. The Theory of Homogeneous Turbulence. Cambridge University Press, 1982. 212 p.
