Численное исследование температурной зависимости скоростных характеристик нестационарного конвективного течения газа

Вестник ТюмГУ. Физико-математическое моделирование. Нефть, газ, энергетика.


Выпуск:

Выпуски архив. Вестник ТюмГУ. Физико-математические науки. Информатика (№7, 2014)

Название: 
Численное исследование температурной зависимости скоростных характеристик нестационарного конвективного течения газа


Об авторах:

Сорокина Елена Михайловна, старший преподаватель кафедры естественно-научных дисциплин Военного учебно-научного центра сухопутных войск «Общевойсковая академия Вооруженных Сил Российской Федерации» (филиал в г. Тюмень)
Обухов Александр Геннадьевич, доктор физико-математических наук, профессор кафедры бизнес-информатики и математики, Тюменский индустриальный университет; aobukhov@tsogu.ru

Аннотация:

Рассматривается полная система уравнений Навье-Стокса, описывающая течения сжимаемого вязкого теплопроводного газа в условиях действия силы тяжести. Коэффициенты вязкости и теплопроводности полагаются постоянными. За начальные условия принимаются функции, являющиеся точным аналитическим решением полной системы уравнений Навье-Стокса. В качестве краевых условий для отдельных начально-краевых задач предлагаются конкретные соотношения. Решения полной системы уравнений Навье-Стокса строятся численно с использованием явной разностной схемы в прямоугольном параллелепипеде. Приведены результаты расчетов температурной зависимости скоростей конвективного потока вязкого сжимаемого теплопроводного газа в условиях действия силы тяжести. Показано, что максимальные компоненты скорости течения газа в конвективном потоке линейно зависят от максимальной температуры нагрева нижней плоскости расчетной области. Построены мгновенные линии тока конвективного течения, которые существенно зависят от температуры нагрева.

Список литературы:

1. Баутин С.П. Характеристическая задача Коши и ее приложения в газовой динамике. Новосибирск: Наука, 2009. 368 с.

2. Баутин С.П. Представление решений системы уравнений Навье-Стокса в окрестности контактной характеристики // Прикладная математика и механика. 1987. Т.51, Вып. 4. С. 574-584.

3. Баутин С.П, Обухов А.Г. Математическое моделирование разрушительных атмосферных вихрей. Новосибирск: Наука, 2012. 152 с.

4. Баутин С.П., Обухов А.Г. Математическое моделирование и численный расчет течений в придонной части тропического циклона // Вестник Тюменского государственного университета. 2012. № 4. Серия «Физико-математические науки. Информатика». С. 175-183.

5. Обухов А.Г. Математическое моделирование и численные расчеты течений в придонной части торнадо // Вестник Тюменского государственного университета. 2012.

№ 4. Серия «Физико-математические науки. Информатика». С. 183-189.

6. Баутин С.П., Обухов А.Г. Математическое моделирование придонной части восходящего закрученного потока // Теплофизика высоких температур. 2013. Т. 51. № 4. С. 567-570.

7. Баутин С.П., Крутова И.Ю., Обухов А.Г., Баутин К.В. Разрушительные атмосферные вихри: теоремы, расчеты, эксперименты. Новосибирск: Наука; Екатеринбург: Изд-во УрГУПС, 2013. 215 с.

8. Баутин С.П. Торнадо и сила Кориолиса. Новосибирск: Наука, 2008. 96 с.

9. Вараксин А.Ю., Ромаш М.Э., Копейцев В.Н., Горбачев М.А. Моделирование свободных тепловых вихрей: генерация, устойчивость, управление // Теплофизика высоких температур. 2010. Т. 48. № 6. С. 965-972.

10. Вараксин А.Ю., Ромаш М.Э., Копейцев В.Н., Горбачев М.А. Физическое моделирование воздушных смерчей: некоторые безразмерные параметры // Теплофизика высоких температур. 2011. Т. 49. № 2. С. 317-320.

11. Вараксин А.Ю., Ромаш М.Э., Копейцев В.Н. Торнадо. М.: Физматлит, 2011. 312 с.

12. Баутин С.П., Обухов А.Г. Одно точное стационарное решение системы уравнений газовой динамики // Известия вузов. Нефть и газ. 2013. № 4. С. 81-86.

13. Баутин С.П., Обухов А.Г. Об одном виде краевых условий при расчете трехмерных нестационарных течений сжимаемого вязкого теплопроводного газа // Известия вузов. Нефть и газ. 2013. № 5. С. 55-63.

14. Обухов А.Г., Сорокина Е.М. Математическое моделирование и численный расчет трехмерного конвективного течения газа // Известия вузов. Нефть и газ. 2013. № 6. С. 57-63.

15. Обухов А.Г., Абдубакова Л.В. Математическое моделирование нагрева поверхности Земли // Сб. м-лов VII Междунар. науч.-практич. конф. «Фундаментальные и прикладные исследования: проблемы и результаты». Новосибирск: Издательство ЦРНС, 2013. С. 116-120.