Моделирование когерентных структур и волновых движений в турбулентных сдвиговых течениях. Требования к численному методу

В работе предлагается метод, пригодный для прямого численного моделирования турбулентных и перемежаемых сдвиговых течений на основе полных трехмерных нестационарных уравнений Навье–Стокса. В качестве модельной рассматривается классическая задача о течениях вязкой несжимаемой жидкости в круглой трубе при переходных числах Рейнольдса $1800\le\mathrm{Re}\le4000$. С помощью предложенного алгоритма получены статистически стационарные решения уравнений Навье–Стокса, которые описывают турбулентные ($2500\le\mathrm{Re}\le4000$), перемежаемые ($\mathrm{Re}=2200,2350$) и ламинарные ($\mathrm{Re}\le2000$) режимы течений. Рассчитанные турбулентные течения характеризуются сложной волновой структурой, для выявления и анализа которой математическая модель и численный метод должны быть должным образом настроены. Численные решения при $\mathrm{Re}=2200,2350$ описывают перемежаемый тип течения, в котором локализованные турбулентные структуры, окруженные практически ламинарными участками течения, сносятся вниз по потоку, сохраняя свои пространственные размеры. Точность и достоверность описания турбулентных и перемежаемых режимов течений разработанным алгоритмом тщательно исследуются.