本文采用一種耦合流體流變性的修正的低雷諾數(shù)k-ε模型,結(jié)合前期建立的適用于擬塑性非牛頓流體的高精度算法,數(shù)值模擬研究了90°大曲率方截面彎道中擬塑性流體的湍流流動(dòng),并與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。結(jié)果表明,主流速度的預(yù)測(cè)值與實(shí)驗(yàn)結(jié)果呈現(xiàn)出較為一致的分布趨勢(shì),表明了方法與模型的有效性。在彎道及其下游平直恢復(fù)段,擬塑性流體湍流的脈動(dòng)動(dòng)能最大值均出現(xiàn)在彎道的側(cè)壁附近。而在彎道的下游恢復(fù)段,軸向和徑向湍流脈動(dòng)強(qiáng)度在從截面中心到彎管外壁的方向上分布呈現(xiàn)出先減小后增大的趨勢(shì)。 

【文章來(lái)源】：工程熱物理學(xué)報(bào). 2016,37(05)北大核心EICSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：6 頁(yè)

【部分圖文】：

圖１彎管結(jié)構(gòu)尺寸示意圖

采用三階精度?（Ｃ）０＝４５。?（ｄ）０＝６〇。??的ＳＭＡＲＴ格式，擴(kuò)散項(xiàng)采用中心差分格式．同??時(shí)采用基于ＯｐｅｎＭＰ的多核并行方法來(lái)分配計(jì)算?ｉ??邊界條件的給齡ＴＦ：??進(jìn)口：入流按照平均流速給定，湍流動(dòng)能＆按?Ｉ??進(jìn)口流體平均動(dòng)能ｉ％給出，耗散率ｅ按充分發(fā)展的?Ｉｔ?）??邊界給出，即假定湍流動(dòng)能的生成率等于耗散率。?ＩＶ——Ｓ—ＬＺ２Ｍ??出口：按照局部單向化的特征。?（ｅＸＨ＝０．２５?（ｆ）ＸＨ＝２．５??壁面：采用無(wú)滑移條件，速度設(shè)為〇。?圖２?Ｃ／ｃ＝?１．５?ｍ／ｓ時(shí)主流速度等值線分布圖??迭代時(shí)速度亞松弛因子一般取〇．３，壓力亞松弛?（上半部：實(shí)驗(yàn)值［５］，下半部：本文計(jì)算值）??因子一般�。埃怠＝�(jīng)詳細(xì)的網(wǎng)格無(wú)關(guān)檢查后，網(wǎng)格數(shù)?￣?２?ＣＱｎｔ＿?Ｑｆ?Ｃ／／隊(duì)ａｔ?ｓｕｃｃｅｓｓｉｖｅ?Ｓｔｏ＿ｗｉｓｅ?—??選�。保埃玻牵玻叮玻飨颍鴱较颍瓜颍�。?從整體上看，主流速度預(yù)測(cè)值與實(shí)驗(yàn)結(jié)果分布??、４＊哲／士田＾八姑；?趨勢(shì)一致，吻合良好，表明了本文的模型方法適用??４?１十算纟口采與刀ｆ／ｒ?于彎道擬塑性流體湍流的數(shù)值計(jì)算。??４．１主流速度及二次流?在二次流分布方面，主要比較了兩種流動(dòng)工況??圖２是擬塑性流體在來(lái)流平均速度Ｕｃ?＝?Ｉ．５?下彎道６？二６０°截面內(nèi)的徑向速度分布，如圖３所??ｍ／ｓ時(shí)沿流向＝?－０．２５、０二３０。、妨。、６〇。及ＸＨ?示，其中正值代表流體從彎管外壁流向內(nèi)壁，負(fù)值表??＝０．２５、ＸＨ?＝?２．５六個(gè)截面內(nèi)主流速度（采用來(lái)流平?示流向相反。彎道牛頓流體在％?＝?１?ｍ／ｓ時(shí)該截面??均速度作無(wú)量綱化）等值線分布圖，其中左側(cè)為彎

同流速下的牛頓流體?流脈動(dòng)強(qiáng)度最大值約為牛頓流體的１．５倍。從軸向??實(shí)驗(yàn)值進(jìn)行比較。從圖中可以看出，相比牛頓流體，湍流脈動(dòng)強(qiáng)度分布可以看出，下游恢復(fù)段中的擬塑??擬塑性流體雷諾剪切應(yīng)力等高線更加密集，雷諾剪?性流體軸向脈動(dòng)強(qiáng)度由截面中心向彎管外壁呈現(xiàn)出??切應(yīng)力最大值約為牛頓流體的２倍，最大值發(fā)生位?先減小后增大的趨勢(shì)，而該位置牛頓流體同一方向??置與牛頓流體相同，均出現(xiàn)在彎管外壁附近。經(jīng)比?上的軸向湍流脈動(dòng)強(qiáng)度分布逐漸減校??較發(fā)現(xiàn)，從彎道０?＝?６０°位置到下游平直恢復(fù)段，彎?從圖７徑向湍流脈動(dòng)強(qiáng)度的分布圖可以看出，在??管外壁處的剪切應(yīng)力最大值區(qū)域逐漸減小，彎管外?彎道及其下游平直恢復(fù)段，擬塑性流體徑向湍流脈??壁到中心區(qū)的剪切應(yīng)力梯度逐漸變大。同一截面位?動(dòng)強(qiáng)度大于牛頓流體，在彎道橫截面上，湍流脈動(dòng)強(qiáng)??置在不同流速下的雷諾剪切應(yīng)力分布趨勢(shì)基本相同，度的徑向分量從截面中心到彎管外壁逐漸增大。在??剪切應(yīng)力最大值隨來(lái)流平均速度的增大而有減小的?下游恢復(fù)段，湍流脈動(dòng)強(qiáng)度的徑向和軸向分量均由??趨勢(shì)，與湍流脈動(dòng)動(dòng)能分布持征相似。?截面中心向外壁的方向上也呈現(xiàn)出先減小后增大的??４．４湍流脈動(dòng)強(qiáng)度?趨勢(shì)。??彎道０?＝?６０°位置和下游恢復(fù)段ＸＨ?＝?２．５位置??處的擬塑性流體湍流脈動(dòng)強(qiáng)度分布如圖５和圖６所??示�？梢钥闯雠c雷諾剪切應(yīng)力分布相似，同－位置??處不同流速下的湍流脈動(dòng)強(qiáng)度分布趨勢(shì)基本相同．?１??圖６中彎道０?＝?６０°位置處，通過擬塑性流??體軸向揣流脈動(dòng)強(qiáng)度與牛頓流體的比較發(fā)現(xiàn)，擬塑：＾?＼?Ｊ?＇■??性流體軸向湍流脈動(dòng)強(qiáng)度最大值是牛頓流體的ｉ．８?■??倍，從截面中心到彎管外壁逐漸增大。區(qū)別

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[2]大曲率彎管中擬塑性流體的流場(chǎng)測(cè)量[J]. 馬坤,袁世偉,常懷見,賴煥新.  工程熱物理學(xué)報(bào). 2014(12)
[3]五種低雷諾數(shù)κ-ε模型的考核[J]. 袁世偉,賴煥新.  工程熱物理學(xué)報(bào). 2014(06)
[4]冪律流體流流動(dòng)指數(shù)對(duì)其湍流流動(dòng)的影響[J]. 權(quán)曉波,姜培正,亢力強(qiáng).  西安交通大學(xué)學(xué)報(bào). 2000(12)



本文編號(hào)：3316692