Пристенные турбулентные закрученные струи

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

С помощью численного моделирования исследуется задача об истечении турбулентной трехмерной пристенной закрученной струи несжимаемой жидкости. Целью исследования является определение структуры течения в струе, сравнение характеристик закрученной и незакрученной пристенных струй. Численное решение уравнений движения получено с помощью метода крупных вихрей с пристенным разрешением (WRLES). Результаты моделирования сравниваются с данными единственной опубликованной работы, посвященной экспериментальному исследованию закрученных пристенных струй.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. М. Гайфуллин

Центральный аэрогидродинамический институт им. проф. Н. Е. Жуковского

Автор, ответственный за переписку.
Email: gaifullin@tsagi.ru
Россия, Жуковский

А. С. Щеглов

Центральный аэрогидродинамический институт им. проф. Н. Е. Жуковского

Email: shcheglov@phystech.edu
Россия, Жуковский

Список литературы

  1. Wygnanski I., Katz Y., Horev E. On the applicability of various scaling laws to the turbulent wall jet // J. Fluid Mech. 1992. V. 234. P. 669–690.
  2. Schneider M.E., Goldstein R.J. Laser Doppler measurement of turbulence parameters in a two-dimensional plane wall jet // Phys. Fluids. 1994. V. 6. P. 3116–3129.
  3. Eriksson J., Karlsson R., Persson J. An experimental study of a two-dimensional plane turbulent wall jet // Exp. Fluids. 1998. V. 25. P. 50–60.
  4. Eriksson J. Experimental studies of the plane turbulent wall jet: PhD thesis / Eriksson J. – Stockholm, Sweden: Royal Institute of Technology. Department of Mechanics. 2003. 42 P.
  5. Sun H., Ewing D. Effect of initial and boundary conditions on development of three-dimensional wall jets // 40th AIAA ASME. 2002. P. 733.
  6. Agelin-Chaab M., Tachie M.F. Characteristics of turbulent three-dimensional wall jets // ASME. J. Fluids Eng. 2011. V. 133. № 2.
  7. Namgyal L., Hall, J. Reynolds stress distribution and turbulence generated secondary flow in the turbulent three-dimensional wall jet // J. Fluid Mech. 2016. V. 800. P. 613–644.
  8. Inoue Y., Yano H., Yamashita S. Experimental study on a three-dimensional wall jet // JFST. 2007. V. 2. № 3. P. 655–664.
  9. Hall J.W., Ewing D. Three-dimensional turbulent wall jets issuing from moderate-aspect-ratio rectangular channels // AIAA J. 2007. V. 45. P. 1177–1186.
  10. Newman B., Patel R., Savage S., Tjio H. three-dimensional wall jet originating from a circular orifice // AEQ. 1972. V. 23. № 3. P. 188–200.
  11. Matsuda H., Iida S., Hayakawa M. Coherent structures in a three-dimensional wall jet // ASME. J. Fluids Eng. 1990. V. 112. № 4. P. 462–467.
  12. Padmanabham G., Lakshmana Gowda B.H. Mean and turbulence characteristics of a class of three-dimensional wall jets – Part 1: Mean flow characteristics // ASME. J. Fluids Eng. 1991. V. 113. № 4. P. 620–628.
  13. Pani B.S., Rajaratnam N. Swirling Circular Turbulent Wall Jets // JHR. 1976. V. 14. № 2. P. 145–154.
  14. Craft T., Launder B. On the spreading mechanism of the three-dimensional turbulent wall jet // J. Fluid Mech. 2001. V. 435. P. 305–326.
  15. Khosronejad A., Rennie C.D. Three-dimensional numerical modeling of unconfined and confined wall-jet flow with two different turbulence models // Can. J. Civ. Eng. 2010. V. 37. № 4. P. 576–587.
  16. Kakka P., Anupindi K. Flow and thermal characteristics of three-dimensional turbulent wall jet // Phys. Fluids. 2021. V. 33. № 2.
  17. Гайфуллин А.М., Щеглов А.С. Структура течения в трехмерной пристенной турбулентной струе // ПММ. 2023. № 2. С. 226–239.
  18. Бут И.И., Гайфуллин А.М., Жвик В.В. Дальнее поле трехмерной пристенной ламинарной струи // Изв. РАН. МЖГ. 2021. № 6. С. 51–61.
  19. Гайфуллин А.М., Щеглов А.С. Пристенные ламинарные закрученные струи // Известия РАН. МЖГ. 2023. № 6. С. 67–74.
  20. Sagaut P. Large Eddy Simulation for Incompressible Flows: An Introduction. – Springer, 2006.
  21. Toward the large-eddy simulation of compressible turbulent flows / G. Erlebacher [et al.] // Journal of Fluid Mechanics. 1992. V. 238. P. 155–185.
  22. Nicoud F., Ducros F. Subgrid-Scale Stress Modelling Based on the Square of the Velocity Gradient Tensor // Flow, Turbulence and Combustion. 1999. V. 62. P. 183–200.
  23. Van Doormaal J.P., Raithby G.D. Enhancements of the SIMPLE method for predicting incompressible fluid flows // Numerical Heat Transfer. 1984. V. 7. N. 2. P. 147–163.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Схема задачи, система координат и основные обозначения.

Скачать (148KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Расчетная область.

Скачать (131KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Вертикальные (а) и поперечные (б) толщины струй; сплошные линии на графике справа соответствуют z1/2,R, пунктирные – z1/2,L, ○, ▲, ■ – результаты экспериментального исследования [13] при S = 0, S = 0.141 и S = 0.265.

Скачать (165KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Изолинии ⟨u⟩/⟨u⟩max = const с шагом 0.1 в плоскости x = 25d: (а) – от 0.3 до 0.9 для S = 0.14, (б) – от 0.3 до 1.0 для S = 0.26.

Скачать (274KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Профили ⟨u(y)⟩/⟨u⟩max в сечениях x = const: (а) – для S = 0.14, (б) – для S = 0.26.

Скачать (182KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Расчетные профили ⟨u(z)⟩/⟨u⟩max в сечениях x = const: (а) – для S = 0.14, (б) – для S = 0.26.

Скачать (162KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Линии тока осредненного поперечного течения для S = 0.14, горизонтальная ось – z/d, вертикальная – y/d: (а) – в плоскости x = 2d, (б) – в плоскости x = 5d, (в) – в плоскости x = 25d.

Скачать (1MB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024