Тип публикации: отчёт о НИР
Год издания: 2014
Ключевые слова: турбулентность, многофазные течения, кластеризация, крупномасштабные вихревые структуры, large eddy simulation, particle image velocimetry
Аннотация: Разработан метод стохастического Лагранжева траекторного моделирования динамики частиц в пристенной турбулентности в приближении гауссовой статистики скорости несущей фазы, основанный на нормализованной Ланжевеновской модели с новым выражением для сносового вектора. Выполнен асимптотический анализ решения кинетического уравнения в Показать полностьюокрестности стенки в режиме аккумуляции частиц: получено асимптотически точное выражение сносового вектора в стохастическом уравнении Ланжевена с помощью метода Чепмена-Энскога из кинетического уравнения Фоккера-Планка для функции плотности вероятности положения и скорости частицы.?? В результате работ по развитию алгоритмов 3D PIV метода, основанного на малоракурсной оптической томографии, реализованы адаптивные методы томографической реконструкции 3D изображений и расчета трехмерных полей скорости с использованием подхода MTE (motion tracking enhancement, см. Novara, Batenburg, Scarano, 2010, Meas. Sci. Technol.) и деформации изображений. Реализованы и отлажены методы определения пространственной структуры динамических мод на основе подхода Sparse Promoting DMD. Проведены эксперименты по измерению трехмерных трехкомпонентных полей скорости в затопленной струе на гидродинамическом стенде с использованием скоростной томографической PIV системы (частот съемки 1 кГц). Выполнены измерения полей скорости в осесимметричной струе воздуха с избыточным количеством регистрирующих камер (восемь камер), проведен анализ соотношения сигнал-шум.??Проведено комплексное исследование вихревой структуры квазидвумерной турбулентной ограниченной струи на основе 3D численного моделирования методом крупных вихрей (LES) и томографического эксперимента с использованием высокоскоростного метода цифровой трассерной визуализации (TR-TomoPIV). На базе рассчитанных и измеренных трехкомпонентных распределений скорости в объеме потока получена база данных по гидродинамической структуре квазидвумерной турбулентной ограниченной струи. Показано, что существуют два типа характерных вихрей, определяющих динамику и основные свойства потока. Первый тип вихрей - это квазидвумерные крупномасштабные вихри, растущие в слоях смещения щелевой струи и расположенные асимметрично (в шахматном порядке) относительно оси струи, что приводит к меандрированию ядра струи. Второй тип вихрей - впервые обнаруженные вторичные продольные когерентные вихревые структуры, длина которых может в несколько десятков раз превышать глубину канала. ??Проведены предварительные подготовительные работы по сборке, адаптации и запуску экспериментального стенда для исследования турбулентной газожидкостной пузырьковой осесимметричной затопленной струи. Разработана конструкция генератора пузырей с контролируемой дисперсией по размерам. Проведен цикл отладочных экспериментов с применением метода PFBI (Planar Fluorescence for Bubble Imaging) на низких концентрациях газовой фазы, выполнено сопоставление с данными, полученными методом теневой фотографии.