Численные схемы и гибридный подход для моделирования нестационарных турбулентных течений

Выполнен краткий обзор подходов к моделированию турбулентных течений и показано, что для корректного расчета крупномасштабных вихревых структур необходимо использовать вихреразрешающие методы, при этом численные схемы должны быть устойчивы и правильно описывать эволюцию вихрей в пространстве. Проведен анализ диссипативных свойств и устойчивости большинства численных схем, реализованных в пакете OpenFOAM, путем решения задач о вырождении однородной изотропной турбулентности и переноса скаляра. Установлено, что рассмотренные схемы не подходят для корректного расчёта распространения и диссипации вихрей в пространстве, поэтому выполнена их доработка с целью устранения осцилляций и сохранения приемлемого уровня диссипации. Описан и реализован алгоритм совмещения URANS и LES методов с применением зонирования расчётной области. Для апробации реализованной методики расчета нестационарных турбулентных течений проведено моделирование обтекания маневренного самолета с установленным тормозным щитком. Получены структуры обтекания летательного аппарата и его аэродинамические характеристики, выполнено сравнение с экспериментальными данными.