Supercomputer simulation of nonstationary three-dimensional turbulent flows of viscous incompressible fluid in rectangular channels on the basis of the Navier-Stokes model

Authors

Keywords:

nonstationary turbulent flow, Navier-Stokes classical model, equation of motion, equation of energy, equation of continuity, method of coordinate-by-coordinate splitting, supercomputer simulation, energy of turbulent structures

Abstract

Numerical results for nonstationary three-dimensional turbulent air flows in square and rectangular channels are discussed in the framework of the classical Navier-Stokes model on the basis of a system of equations that preserve the direct and inverse coupling of dynamic equations, the equation of energy, and the equation of state. A new difference method oriented to the use of supercomputers with common access to the memory for performing computations on multimillion grids is developed to solve this system of equations. A dynamic system for the computer analysis of numerical results is created. Computations in square and rectangular channels with the Reynolds number Re=500 are carried out. The development of the turbulent structures along the channels depending on the channel sizes is shown. The influence of the energy caused by the wall friction and the energy of turbulent structures is analyzed. Key words: nonstationary turbulent flow, Navier-Stokes classical model, equation of motion, equation of energy, equation of continuity, method of coordinate-by-coordinate splitting, supercomputer simulation, energy of turbulent structures

Author Biographies

S.B. Berezin

E.S. Komarova

V.M. Paskonov

References

  1. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. М.: Наука, 1973.
  2. Абрамович Г.Н. Прикладная газовая динамика. Часть 1. M.: Наука, 1991.
  3. Кокошинская Н.С., Павлов Б.М., Пасконов В.М. Численное исследование сверхзвукового обтекания тел вязким газом. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1980.
  4. Березин С.Б., Пасконов В.М. Численное исследование нестационарного трехмерного течения вязкой несжимаемой жидкости в канале квадратного сечения на основе модели Навье -Стокса // Вестн. Моск. ун-та. Вычисл. матем. и кибернетика. 2006. № 1. 16-23.
  5. Шкадов В.Я., Запрянов З.Д. Течения вязкой жидкости. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1984.
  6. Самарский А.А., Николаев Е.С. Методы решения сеточных уравнений. М.: Наука, 1978.
  7. Воеводин В.В., Воеводин Вл.В. Параллельные вычисления. СПб.: БХВ-Петербург, 2002.
  8. Березин С.Б., Пасконов В.М. Компонентная система визуализации результатов расчетов на многопроцессорных вычислительных системах // Труды конференции «Высокопроизводительные вычисления и их приложения». Черноголовка, 2000. 202-203.
  9. Пасконов В.М., Березин С.Б., Корухова Е.С. Динамическая система визуализации для многопроцессорных компьютеров с общей памятью и ее применение для численного моделирования турбулентных течений вязких жидкостей // Вестн. Моск. ун-та. Вычисл. матем. и кибернетика. 2007. № 4. 7-16.
  10. Корнилов В.И. Пространственные пристенные турбулентные течения в угловых конфигурациях. Новосибирск: Наука, 2000.
  11. Трехмерные турбулентные пограничные слои / Под ред. Х. Фернхольца, Е. Крузе. М.: Мир, 1985.
  12. Clark J.A., Markland E. Flow visualization in turbulent boundary layers // J. Hydraul. Eng. 1971. 97, N 10. 1653-1664.

Published

20-10-2008

How to Cite

Березин С., Комарова Е., Пасконов В. Supercomputer Simulation of Nonstationary Three-Dimensional Turbulent Flows of Viscous Incompressible Fluid in Rectangular Channels on the Basis of the Navier-Stokes Model // Numerical Methods and Programming (Vychislitel’nye Metody i Programmirovanie). 2008. 9. 395-400

Issue

Section

Section 1. Numerical methods and applications