Влияния параметров сильно турбулизированного потока жидкости на пристенные переходные течения в пограничном слое

В.М. Зубарев

Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского Российской академии наук, г. Москва, 119526, Россия

Полный текст PDF
DOI: 10.26907/2541-7746.2020.1.38-51

Для цитирования: Зубарев В.М. Влияния параметров сильно турбулизированного потока жидкости на пристенные переходные течения в пограничном слое // Учен. зап. Казан. ун-та. Сер. Физ.-матем. науки. – 2020. – Т. 162, кн. 1. – С. 38–51. – doi: 10.26907/2541-7746.2020.1.38-51.

For citation: Zubarev V.M. The influence of strongly turbulized liquid flow parameters on the near-wall transitional flows in the boundary layer. Uchenye Zapiski Kazanskogo Universiteta. Seriya Fiziko-Matematicheskie Nauki, 2020, vol. 162, no. 1, pp. 38–51. doi: 10.26907/2541-7746.2020.1.38-51. (In Russian)

Аннотация

В статье проанализировано влияние масштаба и высокой степени турбулентности набегающего потока в пограничном слое на гладкой плоской пластине с закругленной кромкой при нулевом градиенте давления. Исследована проблема моделирования перехода первоначально ламинарного пограничного слоя в турбулентный численными методами на основе пристеночной модифицированной модели турбулентности k-ε. Моделирование турбулентных течений около твердой поверхности с большой интенсивностью (более 1%) турбулентности набегающего потока осложняется двумя основными проблемами: определением и описанием ламинарно-турбулентного перехода вдоль поверхности и точным разрешением вязкого подслоя при развитом турбулентном режиме. При обтекании плоской пластинки потоком жидкости с большой степенью турбулентности детально изучено совместное влияние уровня и масштаба турбулентности набегающего потока на динамические и интегральные характеристики течения в пограничном слое и параметры турбулентности.

Ключевые слова: пристенные турбулентные течения, параметры турбулентности набегающего потока, k-ε-модель турбулентности, пограничный слой, численный метод, несжимаемая жидкость

Благодарности. Исследование выполнено по теме государственного задания (номер госрегистрации АААА-А20-120011690135-5).

Литература

1. Taylor G.I. The statistical theory of isotropic turbulence // J. Aerosp. Sci. – 1937. – V. 4, No 8. – P. 311–315. – doi: 10.2514/8.419.
2. Dryden H.L. Transition from laminar to turbulent flow // Turbulent Flows and Heat Transfer / Ed. by Ch.-Ch. Lin. – Princeton: Princeton Univ. Press, 1959. – P. 1–74. – doi: 10.1515/9781400879410-003.
3. Wilcox D.C. Turbulence Modeling for CFD. – La Canada, California: DCW Industries Inc., 1994. – XIX + 460 p.
4. Epik E.Ya. Heat transfer effects in transitions // Proc. on Turbulent Heat Transfer: Engineering Foundation Conf. 1996 (New York; San Diego, California, March 10–15, 1996). – 1996. – P. 1–47.
5. Зубарев В.М. Исследование совместного влияния параметров турбулентности набегающего потока на переход течения в пограничном слое // Тепловые процессы в технике. – 2016. – Т. 8, № 1. – С. 4–15.
6. Myong H.K., Kasagi N. A new approach to the improvement of k-ε turbulence model for wall bounded shear flows // JSME Int. J., Ser. II. – 1990. – V. 33, No 1. – P. 63–72.
7. Hirschel E.H., Kordulla W. Shear flow in Surface-Oriented Coordinates (Notes on Numerical Fluid Mechanics, V. 4). – Vieweg + Teubner Verlag, 1981. – X, 266 p. – doi: 10.1007/978-3-663-05276-0.
8. McConnell A.J. Applications of Tensor Analysis. – N. Y.: Dover Publ., 1957. – 318 p.
9. Launder B.E., Spalding D.B. The numerical computation of turbulent flows // Comput. Methods Appl. Mech. Eng. – 1974. – V. 3, No 2. – P. 269–289. – doi: 10.1016/0045-7825(74)90029-2.
10. Patel V.P., Rodi W., Scheuerer G. Turbulence models for near-wall and low Reynolds number flows: A review // AIAA J. – 1985. – V. 23. – P. 1308–1319. – doi: 10.2514/3.9086.
11. Schlichting H. Boundary-Layer Theory. – N. Y.: McGraw-Hill, 1979. – 817 p.
12. Колмогоров А.Н. Уравнения турбулентного движения несжимаемой жидкости // Изв. АН СССР. Физика. – 1942. – Т. 6, № 1–2. – C. 56–58.
13. Prandtl L. U¨ ber ein neues Formelsystem fu¨r die ausgebildete Turbulenz // Nachr. Akad. Wiss. Goettingen, Math.-Phys. Kl. – Göttingen: Vandenhoeck & Ruprecht, 1945. – S. 6–19.
14. Wang J.H., Jen H.F., Hartel E.O. Aerofoil heat transfer calculation using a low Reynolds number version of a two-equation turbulence model // Trans. ASME, J. Eng. Gas Turbines Power. – 1985. – V. 107, No 1. – P. 60–67. – doi: 10.1115/1.3239698.
15. Zubarev V.M. Numerical simulation of turbulent incompressible flow with increasing adverse pressure gradient // J. Eng. Phys. Thermophys. – 2019. – V. 92, No 3. – P. 631– 639. – doi: 10.1007/s10891-019-01972-0.
16. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. – М.: Наука, 1987. – 824 с.

Поступила в редакцию 28.02.2019

Зубарев Вячеслав Михайлович, кандидат физико-математических наук, научный сотрудник

Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского Российской академии наук пр. Вернадского, д. 101, корп. 1, г. Москва, 119526, Россия

E-mail: zubarev@ipmnet.ru

Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.