Preview

Научный вестник МГТУ ГА

Расширенный поиск

Моделирование эволюции переплетенных вихревых нитей методом вихревых элементов

Полный текст:

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.

Об авторах

С. А. Дергачев
МГТУ им. Н.Э. Баумана
Россия


Г. А. Щеглов
МГТУ им. Н.Э. Баумана
Россия


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.


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: 144


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2079-0619 (Print)
ISSN 2542-0119 (Online)