Mô hình hóa tác động của tham số dòng chảy đến các lớp biên không ổn định với gradient áp suất dương

Springer Science and Business Media LLC - Tập 47 - Trang 70-83 - 2012
V. A. Aleksin

Tóm tắt

Các tham số động và nhiệt của các lớp biên tường ổn định và không ổn định được nghiên cứu dựa trên mô hình rối hai phương trình dưới cường độ rối dòng chảy cao và tác động của gradient áp suất dọc. Tác động của tham số dòng chảy đến sự phát triển của các quá trình động và nhiệt trong lớp biên rối phát triển ổn định trong vùng giảm tốc với gradient áp suất dương được điều tra bằng cách sử dụng mô hình K-ɛ đã được sửa đổi. Cấu trúc lớp biên được nghiên cứu và các hồ sơ tính toán về vận tốc và năng lượng động học của rối được so sánh với dữ liệu thực nghiệm cho vùng trước khi tách. Khả năng mô tả lý thuyết về các chế độ rối phát triển bằng mô hình rối gần ổn định trong trường hợp phụ thuộc theo thời gian tuần hoàn của vận tốc dòng chảy được chỉ ra. Một phân tích về các tham số tính toán của các lớp biên rối không ổn định có thể xác định các thuộc tính của chúng tại các tham số dao động khác nhau cho các vùng có cả gradient áp suất bằng không và dương. Các kết quả số được so sánh với dữ liệu thực nghiệm.

Từ khóa

#lớp biên #rối #gradient áp suất #Mô hình K-ɛ #nhiệt động lực học.

Tài liệu tham khảo

A.N. Sekundov, “A Turbulence Model for Describing the Interaction of a Boundary Layer with a Large-Scale Turbulent Flow,” Fluid Dynamics 32(2), 221 (1997). V.D. Sovershennyi, “Equations of Turbulent Flow,” Fluid Dynamics 19(4), 538 (1984). J.S. Addison and H.P. Hodson, “Modeling of Unsteady Transitional Boundary Layers,” Trans. ASME. J. Turbomach. 114, 580 (1992). K.K. Fedyaevskii, A.S. Ginevskii, and A.V. Kolesnikov, Calculation of Incompressible Turbulent Boundary Layers [in Russian], Sudostroenie, Leningrad (1973). A.M. Savill, “Evaluation of Turbulent Models for Predicting Transition in Turbomachinery Flows,” in: Transition Modelling for Turbomachinery III: A Final Summ. of ERCOFTAC Trans. SIG Progr. 3rd Workshop, Cambridge Univ. Press, Cambridge (1995), p. 3. A.M. Savill (ed.), Transition Modelling for Turbomachinery II: An Updated Summ. of ERCOFTAC Trans. SIG Progr. 2nd Workshop, Cambridge Univ. Press, Cambridge (1994). E.Ya. Epik, “Heat Transfer Effects in Transitions,” in: Proc. on Turbulent Heat Transfer. Engineering Foundation Conf. San Diego, Calif., 1996 (1996), p. 1. P. Jonas, O. Mazur, and V. Uroba, “On the Receptivity of the By-pass Transition to the Length Scale of the Outer Stream Turbulence,” Eur. J. Mech. B. Fluids 19, 707 (2000). S.K.F. Karlsson, “An Unsteady Turbulent Boundary Layer,” J. Fluid Mech. 5, 622 (1959). J. Cousteix, J.A. Desopper, and R. Houdeville, “Structure and Development of a Turbulent Boundary Layer in an Oscillatory External Flow,” in: Turbulent Shear Flow. Vol. 1, Springer, Berlin (1979), p. 154. C. Cebeci, “Calculation of Unsteady Two-Dimensional Laminar and TurbulentBoundary Layerswith Fluctuations in External Velocity,” Proc. Roy. Soc. London. Ser. A 355(1681), 225 (1977). A.A. Lyrio and J.H. Freziger, “A Method of Predicting Unsteady Turbulent Flows and its Application to Diffusers with Unsteady Inlet Conditions,” AIAA J. 21, 534 (1983). R.L. Simpson, B.G. Shivaprasad, and Y.-T. Chew, “The Structure of Separating Turbulent Boundary Layer. Part 4. Effects of Periodic Free-Stream Unsteadiness,” J. Fluid Mech. 127, 219 (1983). M.A. Badri Narayanan and V. Ramjee, “On the Criteria for Reverse Transition in a Two-Dimensional Boundary Layer,” J. Fluid Mech. 35, 225 (1969). A.S. Ginevskii, V.A. Ioselevich, A.V. Kolesnikov, Yu.V. Lapin, V.A. Pilipenko, and A.N. Sekundov, “Methods for Calculating Turbulent Boundary Layers,” in: Advances in Science and Engineering. All-Union Institute of Science and Technical Information. Fluid Mech. Series. Vol. 11 [in Russian], Moscow (1978), p. 155. E.U. Repik and Yu.P. Sosedko, Control of the Flow Turbulence Level [in Russian], Fizmatlit, Moscow (2002). B.A. Kader and A.M. Yaglom, “Effect of Roughness and Streamwise Pressure Gradient on Turbulent Boundary Layers,” in: Advances in Science and Engineering. All-Union Institute of Science and Technical Information. Fluid Mech. Series. Vol. 18 [in Russian], Moscow (1980), p. 3. V.A. Aleksin, “Simulation of the Effect of the Freestream Turbulence Parameters on the Boundary Layer on a Curvilinear Airfoil,” Fluid Dynamics 33(5), 701 (1998). V.A. Aleksin, “Simulation of the Effect of the Freestream Turbulence Parameters on Heat Transfer in an Unsteady Boundary Layer,” Fluid Dynamics 38(2), 237 (2003). V.A. Aleksin, “Simulation of the Effect of High-Intensity Turbulence Flow Parameters on Unsteady Boundary Layers with Streamwise Pressure Gradients,” Fluid Dynamics 43(2), 274 (2008). V.C. Patel, W. Rodi, and G. Scheuerer, “Turbulence Models for Near-Wall and Low Reynolds Number Flows: A Review”,AIAAJ. 23, 1308 (1985). W.P. Jones and B.E. Launder, “The Calculation of Low-Reynolds-Number Phenomena with a Two-Equation Model of Turbulence,” Int. J. Heat Mass Transfer 16, 1119 (1973). K.-Y. Chien, “Predictions of Channel and Boundary-Layer Flows with a Low-Reynolds-Number Turbulence Model,” AIAA J. 20, 33 (1982). B.J. Abu-Ghannam and R. Shaw, “Natural Transition of Boundary Layers-The Effect of Turbulence, Pressure Gradient, and Flow History,” J. Mech. Eng. Sci. 22(5), 213 (1980). R.D. Zerkl and R.J. Lansbury, “Influence of Free-Stream Turbulence on Heat Transfer to Turbine Blades,” Jet Propulsion No. 1, 82 (1989). A.E. Samuel and P.N. Joubert, “A Boundary Layer Developing in Increasingly Adverse Pressure Gradient,” J. Fluid Mech. 66, 481 (1974). A.E. Perry, J.B. Bell, and P.N. Joubert, “Velocity and Temperature Profiles in Adverse Pressure Gradient Turbulent Boundary Layers,” J. Fluid Mech. 25, 299 (1966). G.L. Mellor, “The Effects of Pressure Gradients on the Turbulent Flow near a Smooth Wall,” J. Fluid Mech. 24, 255 (1966). H. McDonald, “The Effect of Pressure Gradient on the Law of the Wall in Turbulent Flow,” J. Fluid Mech. 35, 311 (1969). P.E. Skare and P.-A. Krogstad, “A Turbulent Equilibrium Boundary Layer near Separation,” J. Fluid Mech. 272, 319 (1994).