Численное моделирование пограничного слоя на пластине при отрицательном градиенте давления во внешнем потоке


Просмотр статьи
PDF, 935,2 КБ

Numerical Simulation of the Boundary Layer on a Plate with a Negative Pressure Gradient in the External Flow

Using a three-parameter differential RANS turbulence model, a numerical study of a boundary layer with a negative pressure gradient was conducted over a wide range of flow acceleration parameters for two cases: with an initial laminar and turbulent boundary layer. Calculated dependences of the friction coefficient, shape parameter, and turbulence intensity on the Reynolds number revealed that, for these cases, laminarization and relaminarization of the boundary layer occur at different flow acceleration values, but are generalized at a single pressure gradient parameter.

boundary layer, negative pressure gradient, RANS model of turbulence, laminarization (relaminarization) of the flow

DOI: http://doi.org/10.33257/PhChGD.27.3.1280


Том 27, выпуск 3, 2026 год



С использованием трехпараметрической дифференциальной RANS-модели турбулентности проведено численное исследование пограничного слоя с отрицательным градиентом давления в широком диапазоне параметра ускорения потока для двух случаев: с исходными ламинарным и турбулентным пограничным слоем. Расчетные зависимости коэффициента трения, формпараметра и интенсивности турбулентности от Рейнольдса позволили установить, что для этих случаев ламинаризация и реламинаризация пограничного слоя происходит при разных значениях параметра ускорения потока, но обобщается при одном значении параметра градиента давления.

пограничный слой, отрицательный градиент давления, RANS-модель турбулентности, ламинаризация (реламинаризация) течения

DOI: http://doi.org/10.33257/PhChGD.27.3.1280


Том 27, выпуск 3, 2026 год



1. Sternberg J. The transition from a turbulent to a laminar boundary layer // US Army Bal. Res. Lab. Aberdeen (USA), 1954. Rep. 906.
2. Кадер Б.А., Яглом А.М. Влияние шероховатости и продольного градиента давления на турбулентные пограничные слои // Итоги науки и техники. Сер. Механика жидкости и газа. М.: ВИНИТИ. 1984. Т. 18. С. 3–111.
3. Narasimha R., Sreenivasan K.R. Relaminarization fluid flows // Advances in Applied Mechanics. 1979. Vol. 19. P. 221–309.
4. Лущик В.Г., Павельев А.А., Якубенко А.Е. Уравнения переноса для характеристик турбулентности: модели и результаты расчетов // Итоги науки и техники. Сер. Механика жидкости и газа. М.: ВИНИТИ. 1988. Т. 22. С. 3–61.
5. Сахнов А.Ю. Пограничный слой с асимптотическим отрицательным градиентом давления // Проблемы и достижения прикладной математики механики Сборник научных трудов. Новосибирск: Параллель. 2010. С. 25–34.
6. Moretti P.H., Kays V.M. Heat transfer in turbulent boundary layer with varying free-stream velocity and varying surface temperature—an experimental study // Int. J. Heat Mass Transfer. 1965. V. 8. pp. 1187–202.
7. Sreenivasan K.R. Laminarescent, relaminarizing and retransitional flows // Acta Mech. 1982. V. 44. pp.1–48.
8. Badry Narayanan M.A., Ramjee V. On the criteria for reverse transition in a two-dimensional boundary-layer flow // J. Fluid Mech. 1969. Vol. 35. Pt 2. P. 225–241.
9. Kays W.M. Convective Heat and Mass Transfer. New York: McGraw-Hill, 1966.
10. Clauser F.H. Turbulent Boundary Layers in Adverse Pressure Gradients // J. Aeronautical Sci.
11. Bourassa C., Thomas F.O. An experimental investigation of a highly accelerated turbulent boundary layer // Journal of Fluid Mechanics. 2009. N. 634. pp. 359–404.
12. Jones M.B., Marusic I., Perry A.E. Evolution and structure of sink-flow turbulent boundary layers // J. Fluid Mech. 2001. V.428. pp. 1–27.
13. Escudier M.P., Abdel-Hameed A., Johnson M.W., Sutcliffe C.J. Laminarization and retransition of a turbulent boundary layer subjected to favourable pressure gradient // Exp. Fluids. 1998. V. 25. pp. 491–502.
14. Лущик В.Г., Павельев А.А., Якубенко А.Е. Трехпараметрическая модель турбулентности: расчет теплообмена // Изв. АН СССР. МЖГ. 1986. № 2. С. 40–52.
15. Лущик В.Г., Павельев А.А., Якубенко А.Е. Турбулентные течения. Модели и численные исследования (обзор) // Изв. РАН. МЖГ. 1994. № 4. С. 4–27.
16. Лущик В.Г., Павельев А.А., Якубенко А.Е. Переход к турбулентности в пограничном слое на пластине при отрицательном градиенте давления во внешнем потоке // Изв. РАН. МЖГ. 2004. № 2. С. 91–102.
17. Лущик В.Г., Макарова М.С., Решмин А.И. Ламинаризация потока при течении с теплообменом в плоском канале с конфузором // Изв. РАН. МЖГ. 2019. № 1. С. 68–77.
18. Лущик В.Г., Решмин А.И., Тепловодский С.Х., Трифонов В.В. Численное моделирование течения и теплообмена в плоском конфузоре // Физико-химическая кинетика в газовой динамике. 2024. Т.25(1). http://chemphys.edu.ru/issues/2024-25-1/articles/1082/.
19. Лущик В.Г., Решмин А.И. Численное моделирование ламинаризации течения в каналах с отрицательным градиентом давления // Физико-химическая кинетика в газовой динамике. 2024. Т.25(4). http://chemphys.ipmnet.ru/issues/2024-25-4/articles/1121/.
20. Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя. М. Наука, 1974. 711с.