Jegyzet kezdemény (BMEGEÁTMO10 ... - BME Áramlástan Tanszék

c○Copyright 2010 - Lohász Máté Márton, Régert Tamás
13. fejezet
A nagy örvény szimuláció
Ebben a fejezetben megismerkedünk a nagy örvény szimuláció alapgondolatával.
A nagy örvény szimuláció az angol Large-Eddy Simulation magyar fordítása
melynek rövidítése LES a magyar „köznyelvben” is használatos. Ez a megközelítés
az előző fejezetben tárgyal RANS modellezéshez képest annyiban más, hogy
ahogy a módszer neve is mutatja, nagyrészt turbulencia szimulációról és nem modellezésről
van szó.
13.1. DNS
A turbulencia teljes szimulációját közvetlen numerikus szimulációnak nevezzük
(angolul Direct Numerical Simulation, rövidítve DNS). Ebben a megközelítésben
arról van szó, hogy a Navier-Stokes egyenletet numerikusan megoldjuk. Ahogy
korábban láttuk, mivel a turbulencia kontinuum jelenség, ezért az egyenlet megoldásával
pontosan a turbulens áramlást kapjuk. A probléma a numerikus megoldásban
rejlik, ugyanis ahogy szintén korábban láttuk, a turbulencia nagy létékei
(l0), amely tipikusan a számítási tartomány léptékével egy nagyságrendbe esik,
vagy némely esetben előírja a számítási tartomány méretét (pl. homogén izotrop
turbulencia, korábban pl. a csillapodó turbulencia volt ilyen) és a legkisebb azaz
a Kolmogorov lépték aránya erősen Reynolds szám függő. Ez azért érdekes mivel
Vázlat verzió
ez az arány arányos szükséges cellák számával, azaz a véges számítási kapacitás
(mivel a számítások parallelizáció foka tipikusan kisebb mint 100%, így végtelen
sok számítógép se segítene) miatt csak kis Reynolds számú turbulens áramlások
számíthatóak közvetlen módon. Ugyan nyilvánvaló, érdemes megjegyezni, hogy a
szimulációt mindig 3D-ben időfüggő módon végezzük és ha statisztikai átlagokra
van szükségünk ezt időbeli átlagolással és homogén irányokban történő átlagolással
közelítjük (az ergodicitás feltételezésével). Így a szimuláció hossza is nyilván
jelentős, sok időléptéknyi adatra van szükségünk pontos átlagok képzéséhez,
Saját használatra
86