ИСТИНА

Классическая задача тепловой конвекции Рэлея-Бенара привлекает внимание ученых богатством гидродинамических структур, возникающих при ламинарных режимах течения. Эти режимы предшествуют развитому турбулентному течению и интересны тем, что в них проявляются некоторые предвестники турбулизации потока. Одним из таких предвестников выступает явление внезапного возникновения и такого же внезапного исчезновения локальных турбулентных структур, называемых турбулентными всплесками, на фоне установившего течения в виде конвективных ячеек Бенара. Подобное явление было обнаружено в экспериментах с наклонным воздушным слоем [1]. В этой работе отмечалась невозможность определения полной картины течения и локальных характеристик потока, которые могли бы быть получены из численного эксперимента. При этом было проверено, что жидкость в условиях эксперимента удовлетворяла требованиям, согласно которой уравнение её движения можно описывать уравнениями тепловой конвекции в приближении Буссинеска. В настоящей работе проведено численное моделирование упомянутых турбулентных всплесков. В качестве математической модели используется несжимаемая жидкость. Конвективное движение, определяемое разностью плотностей в процессе нагрева учтено в члене с подъемной силой в уравнениях движения. Для численного решения задачи применялся метод конечных разностей [2[. В его основе лежит полунеявная схема интегрирования по времени третьим порядком точности, где уравнения разрешаются неявно относительно вязких членов. Она хорошо зарекомендовала себя при моделировании турбулентных порывов в гидродинамических трубах [3]. Основной целью работы является получение параметров задачи и расчетного метода, при которых осуществляется моделировавние указанного явления для детального изучения внутренней структуры течения. Произведены методические расчеты с целью определения оптимальных параметров расчетной сетки, к числу которых относятся размер шага и сгущение. Диапазон изменения физических критериев подобия задачи определялся серией параметрических расчетов. Работа поддержана грантами РФФИ 15-01-06363 и 16-31-00521.