Влияние дисперсной примеси на структуру нестационарного двухфазного следа за поперечно обтекаемым цилиндром при умеренных числах Рейнольдса

Исследовано влияние твердой дисперсной примеси на структуру вихревой дорожки Кармана в следе за круговым цилиндром. Двумерное нестационарное течение сжимаемого газа описывалось полной системой уравнений Навье–Стокса с дополнительными источниковыми членами, моделирующими воздействие примеси. Дисперсная фаза рассматривалась как дискретная среда и ее движение описывалось кинетическим уравнением. Изучались такие условия течения, когда столкновения между частицами можно не учитывать. В численном алгоритме примесь представлялась системой моделирующих частиц. Для расчета макропараметров дисперсной фазы использовался метод прямого статистического моделирования, в котором различным частицам приписывались весовые коэффициенты, зависящие от их местоположения в расчетной области. Уравнения Навье–Стокса решались численно с помощью конечно-разностной схемы с использованием процедуры расщепления по физическим процессам. Для визуализации нестационарного течения несущего газа использовались безынерционные частицы-маркеры. Исследована структура течения обеих фаз и коэффициенты сопротивления и подъемной силы цилиндра в зависимости от концентрации дисперсной примеси в натекающем невозмущенном потоке. Установлено, что с увеличением концентрации интенсивность вихревого движения в следе затухает, коэффициент сопротивления цилиндра растет, а амплитуда колебаний коэффициента подъемной силы уменьшается.