Моделирование эволюции переплетенных вихревых нитей методом вихревых элементов
Аннотация
Статья посвящена описанию новой модификации алгоритма расчета движения вихревых нитей. Представлены результаты методических исследований, показывающие, что данный алгоритм позволяет корректно моделировать растяжение, сжатие, изгиб и перезамыкание вихревых нитей, а также известные качественные явления, возникающие при взаимодействии вихревых колец. Особое внимание уделено повторению в расчете недавно исследованной экспериментально эволюции переплетенных вихрей. Показано, что с помощью разработанного алгоритма могут быть устойчиво смоделированы сложные эволюции вихревых петель. Главное достоинство нового алгоритма - устойчивость и высокая скорость вычислений.
Ключевые слова
Список литературы
1. Трехмерное отрывное обтекание тел произвольной формы / под ред. С.М. Белоцерковского. М.: ЦАГИ, 2000. 265 с.
2. Cottet G.-H., Koumoutsakos P. Vortex Methods: Theory and Practice. Cambridge: Cambridge University Press, 2000. 320 p.
3. Белоцерковский С.М., Гиневский А.С. Моделирование турбулентных струй и следов на основе метода дискретных вихрей. М.: Физматлит, 1995. 367 с.
4. Андронов П.Р., Гувернюк С.В., Дынникова Г.Я. Вихревые методы расчета нестационарных гидродинамических нагрузок. М.: МГУ, 2006. 184 с.
5. Kida S., Takaoka M. Vortex Reconnection // Annual Review of Fluid Mechanics, 1994. Vol. 26. Pp.169 -177.
6. Sreenivasan K.R. Vortex reconnection classical and superfluid turbulence compared and contrasted // Proc. of Fluid-Gravity Correspondence Arnold Sommerfeld Centre, LMU, Munich 4 September 2009. [Электронный ресурс]. URL: https://www.theorie.physik.uni-muenchen.de/activities/workshops/archive_09/200909_2-7/talks/sreenivasan.pdf.
7. Hussain F., DuraisamyK. Mechanics of viscous vortex reconnection. Physics of Fluids, 2011. Vol. 23(2):021701.
8. Van Rees W.M., Hussain F., Koumoutsakos P. Vortex tube reconnection at Re=104. Physics of Fluids, 2012. Vol. 24(7): 075105.
9. Leonard A. Vortex Methods for Flow Simulation // Jour. Comput. Phys. 1980. № 37. Pp. 289-335.
10. Chorin A.J. Hairpin removal in vortex interactions II // Jour. of Comput. Phys. 1993. № 107. Pp. 1-9.
11. Богомолов Д.В., Марчевский И.К., Сетуха А.В., Щеглов Г.А. Численное моделирование движения пары вихревых колец в идеальной жидкости методами дискретных вихревых элементов // Инженерная физика. 2008. № 4. С. 8-14.
12. Kleckner D., Irvine W.T.M. Creation and dynamics of knotted vortices // Nature Physics. 2013. № 9. Pp. 253-258.
13. Winckelmans G.S., Leonard A. Contributions to Vortex Particle Methods for the Computation of Three-Dimensional Incompressible Unsteady Flows // Journal of Computational Physics. 1993. № 109. Pp. 247-273.
14. Weibmann S., Pinkall U., Filament-based smoke with vortex shedding and variational reconnection // ACM Transactions on Graphics. 2010. Vol. 29. № 4. Article 115.
15. Alkemade. A.J.Q. On Vortex Atoms and Vortons. PhD Thesis. Delft, (The Netherlands), 1994. 209 p.
16. Марчевский И.К., Щеглов Г.А. Численное моделирование эволюции вихревых колец в идеальной жидкости // Необратимые процессы в природе и технике: Труды Шестой Всероссийской конференции. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2011. Ч.II. С. 98-101.
17. Kleckner D., Irvine W.T.M. Supplementary videos from the paper "Creation and dynamics of knotted vortices". [Электронный ресурс]. URL: http://www.youtube.com/watch?v=rcnw8NeJqjU.
Рецензия
Для цитирования:
Дергачев С.А., Щеглов Г.А. Моделирование эволюции переплетенных вихревых нитей методом вихревых элементов. Научный вестник МГТУ ГА. 2015;(212):18-25.
For citation:
Dergachev S.A., Shcheglov G.A. VORTEX ELEMENT METHOD SIMULATION OF KNOTTED VORTEX FILAMENTS EVOLUTION. Civil Aviation High Technologies. 2015;(212):18-25. (In Russ.)
Просмотров:
467
Послать статью по эл. почте 
