Численное моделирование турбулентной термоконвекции

В работе излагается авторский опыт приложения метода моделирования крупных вихрей (Large Eddy Simulation, LES) и гибридных RANS/LES подходов к задачам турбулентной тепловой конвекции, развивающейся в подогреваемых снизу емкостях. Дается обзор методов численного моделирования турбулентных термоконвективных течений. Обсуждается математическая модель и численный метод, на основе которого были проведены расчеты. Представляются результаты выполненных на основе трехмерных нестационарных формулировок расчетов турбулентной свободной конвекции, развивающейся в полостях различной конфигурации при подогреве снизу. Рассмотрены случаи конвекции во вращающемся горизонтальном слое, в замкнутых цилиндрической и кубической полостях в широком диапазоне чисел Релея и для различных значений числа Прандтля. Анализируются специфические черты турбулентной конвекции - эволюция термиков и глобальная циркуляция жидкости. Рассматриваются результаты численного моделирования турбулентной конвекции расплава кремния в емкости с геометрией, типичной для тиглей метода Чохральского при числах Релея, характеризующих реальные условия роста.