О численном моделировании трехмерной конвекции

 pdf (1268K)

Рассмотрена задача о трехмерной конвекции жидкости в прямоугольном параллелепипеде со свободными от касательных напряжений изотермическими горизонтальными границами, при подогреве снизу. Предложен специальный спектрально-разностный численный метод расчета, второго порядка аппроксимации по пространству и первого по времени. Проведенный линейный анализ предлагаемого численного метода показал, что численный метод правильно (с хорошим количественным соответствием в длинноволновой части спектра и с качественным - в коротковолновой) передает спектральные характеристики дифференциальной задачи при реальных значениях шагов по времени, пространству и надкритичности. В качестве тестов проведены расчеты двумерной валиковой и турбулентной конвекции Рэлея-Бенара для надкритичности, равной, соответственно, 2.2 и 950 при числе Прандтля, равном 10.

Ключевые слова: моделирование, гидродинамика, конвекция, теплоперенос, турбулентность, стохастичность
Цитата: Вестник Удмуртского университета. Математика. Механика. Компьютерные науки, 2009, вып. 4, с. 118-132
DOI: 10.20537/vm090412

About numerical simulation of three-dimensional convection

The problem of three-dimensional convection of the liquid in rectangular parallelepiped with stress-free isothermal horizontal boundaries, at heating from below is considered. The special spectral-finite difference method is offered with the second order aproximation on space and the first on time. The linear analysis proposed numerical method has been shown that numerical method has the good quantitative correspondence in long-wave part of spectrum and qualitative_ in short-wave. As test the calculations of two-dimensional roll and three-dimensional turbulent Rayleigh–Benard convection with supercriticality is equal to 2.2 and 950, accordingly are performed with Prandtl number is equal to 10.

Keywords: simulation, hydrodynamics, convection, heat transfer, turbulence, stochasticity
Citation in English: Vestnik Udmurtskogo Universiteta. Matematika. Mekhanika. Komp'yuternye Nauki, 2009, issue 4, pp. 118-132

Журнал индексируется в Web of Science (Emerging Sources Citation Index)

Журнал индексируется в Scopus

Журнал входит в базы данных zbMATH, MathSciNet

Журнал включен в базу данных Russian Science Citation Index (RSCI) на платформе Web of Science

Журнал включен в перечень ВАК.

Электронная версия журнала на Общероссийском математическом портале Math-Net.Ru.

Журнал включен в Crossref