Численный расчет термодинамических характеристик трехмерного восходящего закрученного потока газа

Abstract

The salvations of the complete system of Navier-Stokes equations using an explicit difference scheme in a rectangular parallelepiped are constructed numerically. These solutions describe the three-dimensional flows of the coercible viscous heatconducting gas in ascendant swirling flows under gravity and Coriolis with constant coefficients of viscosity and thermal conductivity. The initial conditions are the functions that are the exact analytical solution of the complete system of Navier-Stokes equations. It is proposed the specific boundary conditions under which an ascendant gas flow is simulated by blowing through a square hole in the upper surface of the computational domain. The calculation results of thermodynamic parameters of the ascendant swirling flow are given. It is shown that the density, temperature and gas pressure under such complex current change prominently at the initial stage. With an increasing calculation time, the thermodynamic parameters and the whole current are stabilizing gradually reaching a steady state.

C использованием явной разностной схемы в прямоугольном параллелепипеде численно строятся решения полной системы уравнений Навье-Стокса. Такие решения описывают трехмерные течения сжимаемого вязкого теплопроводного газа в восходящих закрученных потоках в условиях действия сил тяжести и Кориолиса при постоянных коэффициентах вязкости и теплопроводности. Начальные условия представляют собой функции, являющиеся точным аналитическим решением полной системы уравнений Навье-Стокса. Предложены конкретные краевые условия, при которых восходящий поток газа моделируется продувом через квадратное отверстие в верхней плоскости расчетной области. Приведены результаты расчетов термодинамических параметров возникающего восходящего закрученного потока. Показано, что плотность, температура и давление газа при таком сложном течении претерпевают заметные изменения на начальной стадии. При увеличении времени расчета термодинамические параметры и все течение в целом стабилизируются с постепенным выходом на стационарный режим.