Выполнено численное моделирование импульсной струи, формируемой в процессе кашля, на основе URANS подхода с использованием k–ε RNG модели турбулентности в осесимметричной изотермической 2D и неизотермической 3D постановках. Постановка задачи, приближена к эталонному DNS-тесту. Проведены расчеты с постоянным и кусочно-линейным распределением скорости на входной границе. Проведены расчеты с добавлением капель, моделирование которых выполнено на основе подхода Лагранжа. Результаты численного URANS моделирования в 2D и 3D постановках различаются с результатами DNS расчета в начальные моменты времени и удовлетворительно совпадают по характерным значениям скоростей и формам облаков, сформированных импульсной струей, в моменты времени после окончания испускания струи. Изучалось влияние входного импульса и расхода струи на получаемое течение: безразмерные профили скорости в продольном и поперечном сечении облака в идентичные моменты времени совпадают, в размерных координатах характерные значения скоростей, дальнобойность и размер облака различны. Распространение тяжелых капель диаметра 128…256 мкм осуществляется по баллистическим траекториям – под действием силы тяжести капли покидают расчетную область к моменту времени 2 с. Легкие капли распространяются в соответствие с несущей фазой и к моменту времени 10 с отдельные капли достигают 0.45 м по высоте. Для расчетов большей продолжительности необходимо расширение расчётной области.

Numerical simulation of the impulse jet formed during the cough was carried out based on the URANS approach using the k–ε RNG turbulence model in axisymmetric isothermal 2D and non-isothermal 3D formulations. The formulation of the problem is close to the reference DNS test. Calculations with constant and piecewise linear velocity distribution at the inlet boundary was carried out. Calculations with the addition of droplets have been carried out, the modeling of which is based on the Lagrange approach. The results of numerical URANS modeling in 2D and 3D formulations differ from the results of DNS calculations at the initial moments of time and satisfactorily coincide in the characteristic values of velocities and shapes of puffs formed by the impulse jet at the time after the end of the jet emission. The influence of the inlet impulse of the jet and the flow rate on the resulting airflow was studied: dimensionless velocity profiles in the longitudinal and transversal directions of the puff coincide at identical time moments, in dimensional coordinates the characteristic values of velocities, range and size of the puff are different. The propagation of heavy droplets with a diameter of 128...256 μm is carried out along ballistic trajectories under the gravity, the droplets leave the computational domain by the time of 2 s. Light droplets spread in accordance with the air propagation and by the time of 10 s, individual droplets reach 0.45 m in height. For calculations of longer duration, it is necessary to expand the computational domain.