圆管弯道内部流动数值模拟及湍流模式比较研究.pdf

《圆管弯道内部流动数值模拟及湍流模式比较研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、116西安理工大学学报JournalofXi’anUniversityofTechnology(2010)Vo1．26No．1文章编号：1006-4710(2010101-0116-05圆管弯道内部流动数值模拟及湍流模式比较研究杨湘隆，黄社华，熊渊(武汉大学水利水电学院，水资源与水电工程科学国家重点实验室，湖北武汉430072)摘要：运用有限体积法数值离散雷诺平均的Navier—Stokes方程，对9O。大曲率圆形截面弯管内的湍流流动进行了计算模拟(其中雷诺应力分别采用标准k-e模型、RNGk-6模型、Realizablek-6

2、模型进行封闭)，并将计算结果与实验资料进行了比较。结果表明，RNGk-6湍流模型结合双层壁面区域处理方法能够较为准确地模拟大曲率管道中的流动现象。关键词：数值模拟；90。圆管弯道；湍流模式；二次流中图分类号：TV135．29文献标志码：AAComparativeStudyofNumericalSimulationofTurbulentFlowinBendingDuctofCircular-SectionandTurbulenceModelsYANGXiang—long，HUANGShe—hua，XIONGYuan(StateKe

3、yLaboratoryofWaterResourcesandHydroprowerEngineeringScience，CollegeofWaterResourcesandHydroelectricEngineering，WuhanUniversity，Wuhan430072，China)Abstract：3．Dturbulentflowwithin90。bendingductofcircular．sectioniSsimulatednumericallythroughReynolds．averagedNavier．Stokes

4、equationsdifferentiatedbythefinitevolumemethod．TheReynoldstressiSenclosedbythreedifferentturbulencemodels(standardk．model，RNGk一model，Realizablek．mode1)separately．Thecalculatedresultsarecomparedwiththeexperimentaldata．Theresultsindicatethatturbulentflowsinthetubewithl

5、argecurvaturecanbepredictedaccuratelybasedonRNGk一modelththetwo-layerzonalwalltreatment．Keywords：numericalsimulations；bendingductofcircular—section；turbuleneemodel；secondarycur—rent在水利、化工、石油、动力工程等大量使用管道评估以找到最合适的计算模型。例如，文献[5]采输运系统的领域中，弯管的布置非常普遍。弯管中用了常见的三种湍流模式对直角弯管内三维分离

6、流的流动由于受到弯管曲率的影响，较直管的流场复动进行比较，发现RNGk-6模型具有最好的预报能杂。例如，在管壁附近形成分离区，管道截面上产生力，而文献[6]在采用不同湍流模式模拟城市街道二次流动，这些现象不仅会造成流体总压和能量的峡谷的大气环境时却发现标准k-6模型模拟结果和损失，而且形成的局部障碍区域也使流动系统的阻实验最为吻合。表明不同的湍流模式在不同的情况力增大，降低了热量和质量交换的效率。因此对下的适应能力也不同。于弯管中流动流场的研究一直是流体力学中研究的本文选用工程中最常用的标准k-e湍流模型和热点问题。它的两种修正

7、形式的模型(RNGk-e模型和Realiza．早期对圆形弯管内流动的研究主要来自二个方blek-e模型)，分别结合了不同的壁面处理方法对面：实验上，文献[3]对曲率为2的90。圆截面弯管90。圆管弯道水流进行了数值模拟，并将计算结果与的紊流场进行了实验研究，得出了若干个轴向截面文献[3]的实验资料进行比较，分析三种模式对此的速度矢量图及雷诺应力图；数值模拟上，文献[4]问题的预报能力，进一步揭示强曲率弯管内的流动采用RNGJ}一占模型对圆形截面的弯管内部流场进特性，为水力机械等更复杂流场的计算提供依据。行了分析。1数学模型对复杂

8、的流动现象，在采用某种特定的湍流模式进行计算之前，有必要对各种常见湍流模式进行从描述湍流瞬时运动的Navier．Stokes方程组出收稿日期：2009-08—10作者简介：杨湘隆(1985一)，男，湖南湘潭人，硕士。E-mail：yaJ1ong02@gmail．