ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК
ВЫСШЕЙ ШКОЛЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Аннотация
Турбулентные течения неньютоновских вязкопластических жидкостей в трубах и кольцевых каналах встречаются во многих промышленных установках и поэтому имеют большое практическое значение. Однако отсутствие замкнутой модели турбулентности для таких жидкостей не позволяет их моделировать. Принципиальной трудностью описания данных течений является нелинейная зависимость коэффициента молекулярной вязкости от скорости деформации. Для решения задачи необходимо построить модель осредненного коэффициента молекулярной вязкости. Формулированию такой модели и посвящена настоящая работа. Задача решается в рамках подхода Рейнольдса с использованием низко-рейнольдсовой двухпараметрической k-ε - модели турбулентности. В предложенной модели коэффициент осредненной вязкости неявным алгебраическим образом связан со средней скоростью деформации и со средней скоростью диссипации турбулентной энергии. Для определения значений средней молекулярной вязкости используется двухшаговый итерационный алгоритм, интегрированный в численный алгоритм решения уравнений Рейнольдса. Тестовые расчеты выполнены для установившихся турбулентных течений степенной жидкости и жидкости Гершеля–Балкли в прямой круглой трубе. Полученные расчетные данные сопоставлялись с результатами прямого численного моделирования. Предложенная модель позволяет правильно описать снижение турбулентного переноса импульса с уменьшением показателя степени среды и с увеличением предельного напряжения. Получено хорошее предсказание распределений осредненного коэффициента вязкости как в пограничном слое, так и в ядре течений.