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脉动湍流明渠流动的大涡模拟研究。 (英语) Zbl 1134.76365号

小结:采用大涡模拟(LES)技术结合湍流SGS应力的动态亚脊模型(SGS)研究明渠脉动湍流流动。采用分数步法对三维滤波Navier-Stokes方程进行了数值求解。本研究的目的是研究明渠脉动湍流流动的行为,特别是自由表面影响层的湍流特性,并检验LES方法预测自由表面脉动湍流的可靠性。在本研究中,驱动压力梯度的频率范围为低、中、高值。获得并分析了平均和相位平均的统计湍流量、解析的湍流动能和雷诺应力预算以及流动结构。随着驱动频率的增加,表面影响层的深度增加,底部壁附近的湍流斯托克斯长度减小。综合解释了加速和减速阶段的不同湍流特性。湍流强度表明,湍流在自由表面影响层中具有强烈的各向异性,特别是在脉动循环的减速阶段。分析了自由面区域内解析湍流动能、垂直雷诺应力和展向雷诺应力的预算项。流动结构清楚地表明,底部壁附近的破裂过程是向表面喷射的,大多数表面更新事件与破裂过程密切相关。由于产生强烈的湍流强度,这些过程在减速期间得到加强。

MSC公司:

76层65 湍流的直接数值模拟和大涡模拟
76M20码 有限差分方法在流体力学问题中的应用
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全文: 内政部

参考文献:

[1] 中川,H。;Nezu,I.,明渠流中爆裂现象的时空相关性结构,流体力学杂志,104,1-43(1981)
[2] 小森,S。;村上,Y。;Ueda,H.,《明渠中表面更新和爆破运动之间的关系》,《流体力学杂志》,203103-123(1989)
[3] 小森,S。;R.长冈。;Muramami,Y.,风驱动湍流中剪切空气-水界面的湍流结构和质量传递,流体力学杂志,249161-183(1993)
[4] 库马尔,S。;古普塔,R。;Banerjee,S.,通道流中自由表面湍流特性的实验研究,《物理流体》,10437-456(1998)
[5] 拉希迪,M。;Banerjee,S.,自由表面流动中的湍流结构,《物理流体》,312491-2503(1988)
[6] 拉希迪,M。;赫斯特罗尼,G。;Banerjee,S.,《气液界面热质传递机理》,《国际热质传递杂志》,341799-1805(1991)
[7] Rashidi,M.,自由表面湍流中的突发界面相互作用,《物理流体》,9,3485-3501(1997)
[8] 小森,S。;R.长冈。;村上,Y。;千叶,S。;石井,K。;Kuwahara,K.,具有零剪切气液界面的三维明渠流动的直接数值模拟,Phys Fluids,5,115-125(1993)·Zbl 0825.76572号
[9] 潘,Y。;Banerjee,S.,通道流中自由表面湍流的数值研究,物理流体,71649-1664(1995)·Zbl 1023.76564号
[10] 伦巴第,P。;德安吉利斯,V。;Banerjee,S.,耦合气液流动中近界面湍流的直接数值模拟,《物理流体》,81643-1665(1996)·Zbl 1087.76053号
[11] Tsai,W.-T.,自由表面下湍流剪切层演化和结构的数值研究,流体力学杂志,354,239-276(1998)·Zbl 0920.76059号
[12] Nagaosa,R.,在充分发展的湍流中,通过自由表面的涡旋结构和湍流标量传输的直接数值模拟,《物理流体》,11581-1595(1999)·Zbl 1147.76465号
[13] Handler,R.A。;Saylor,J.R。;利顿,R.I。;Rovelstad,A.L.,完全发展的明渠紊流中无剪切边界处被动标量的传输,《物理流体》,112607-2625(1999)·Zbl 1149.76401号
[14] Germano,M。;Piomelli,美国。;梅因,P。;Cabot,W.,《动态亚脊尺度涡流粘度模型》,《物理流体》,31760-1765(1991)·Zbl 0825.76334号
[15] Smagorinsky,J.,《原始方程的一般循环实验》。I.基础实验,Mon Weather Rev,91,99-165(1963)
[16] 王伟平(Wang,W.-P.)。;Pletcher,R.H.,《关于具有显著传热的湍流通道流动的大涡模拟》,《物理流体》,83354-3366(1996)·Zbl 1027.76607号
[17] 臧,Y。;街道,R.L。;Koseff,J.R.,动态混合亚脊尺度模型及其在湍流再循环流动中的应用,《物理流体》,53186-3196(1993)·Zbl 0925.76242号
[18] 刘,纽约。;吕晓云。;庄L.X.,分层湍流大涡模拟的一种新的动态亚脊尺度模型,科学中国A,43,391-399(2000)·Zbl 0980.76035号
[19] 钟福强。;刘,N.S。;吕晓云。;庄L.X.,分层河道水流大涡模拟的改进动态亚脊模型,科学中国A,45888-899(2002)
[20] Dong,Y.H。;吕晓云。;庄,L.X.,《通过大涡模拟对通道流动中湍流传热的普朗特尔数影响的研究》,《机械学报》,159,39-51(2002)·Zbl 1143.76455号
[21] Dong,Y.H。;吕晓云。;庄,L.X.,高Schmidt数质量传递下湍流通道流动的大涡模拟,《国际传热传质杂志》,46,1529-1539(2003)·Zbl 1049.76560号
[22] Salvetti,M.V。;臧,Y。;街道,R.L。;Banerjee,S.,用动态亚脊模型对自由表面衰减湍流进行大涡模拟,《物理流体》,92405-2419(1997)·Zbl 1185.76784号
[23] Calmet,I。;Magnaudet,J.,靠近明渠流自由表面的高雷诺数湍流的统计结构,《流体力学杂志》,474,355-378(2003)·Zbl 1129.76324号
[24] 王,L。;Dong,Y.H。;Lu,X.Y.,《用大涡模拟研究带传热的明渠湍流流动》,计算流体,34,23-47(2005)·Zbl 1115.76337号
[25] 吕晓云。;C.道尔顿。;Zhang,J.,大涡模拟在圆柱振荡流中的应用,ASME流体工程杂志,119519-525(1997)
[26] 徐成堂。;吕晓云。;Kwan,M.K.,LES和RANS对平板上振荡流动的研究,ASCE J Eng Mech,126186-193(2000)
[27] 斯科蒂,A。;Piomelli,U.,脉动湍流通道流动的数值模拟,《物理流体》,131367-1384(2001)·Zbl 1184.76489号
[28] 王,L。;Lu,X.Y.,《用大涡模拟研究通道流动中的湍流振荡传热》,《国际传热与传质杂志》,47,2161-2172(2004)·Zbl 1045.76534号
[29] 科斯塔马尼亚,P。;维托里,G。;Blondeaux,P.,振荡边界层中的相干结构,流体力学杂志,474,1-33(2003)·Zbl 1065.76053号
[30] 维托里,G。;Verzicco,R.,振荡边界层中跃迁的直接模拟,流体力学杂志,371207-232(1998)·兹比尔0918.76015
[31] 阿哈万,R。;卡姆·R·D。;Shapiro,A.H.,《有界振荡斯托克斯流向湍流过渡的研究》。第2部分。数值模拟,流体力学杂志,225,423-444(1991)
[32] Spalart,P.R。;Baldwin,B.S.,湍流振荡边界层的直接模拟,(Andre,J.C.;Cousteix,J.;Durst,F.;Launder,B.;Schmidt,F.,Whitelaw,J.,湍流剪切流,第6卷(1988年),Springer)
[33] Verzicco,R。;Orlandi,P.,柱坐标下三维不可压缩流动的有限差分格式,《计算物理杂志》,123,402-414(1996)·Zbl 0849.76055号
[34] Sarghini,F。;Piomelli,美国。;Balaras,E.,《大型涡流模拟的比例相似模型》,Phys Fluids,11,1596-1607(1999)·Zbl 1147.76488号
[35] Dong,Y.H。;Lu,X.Y.,壁面温度振荡下热分层湍流通道流动的大涡模拟,《国际传热传质杂志》,472109-2122(2004)·Zbl 1045.76533号
[36] 塔尔杜,S。;粘合剂G。;Blackwelder,R.F.,《大振幅速度振荡的湍流通道流》,《流体力学杂志》,267109-151(1994)
[37] 日野,M。;Kashiwayanagi,M。;Nakayama,A。;Hara,T.,《往复振荡流的湍流统计和结构实验》,《流体力学杂志》,131363-400(1983)
[38] 涂,S.W。;Ramaprian,B.R.,《充分发展的周期性湍流管道流》。第1部分:。主要实验结果及其与预测的比较,《流体力学杂志》,137,31(1983)
[39] 粘合剂G。;塔尔杜,S。;Vezin,P.,脉冲湍流通道流中雷诺应力和长度尺度的循环调制,Proc R Soc London,Ser A,451,121-130(1995)·Zbl 0875.76171号
[40] 佩罗,B。;Moin,P.,无剪切边界层:1。近壁湍流的物理见解,流体力学杂志,295199-227(1995)·Zbl 0869.76028号
[41] Swean TF、Leighton RI、Handler RA、Swearingen JD。明渠水流中自由表面附近的湍流建模。AIAA论文91-0613;1991.; Swean TF、Leighton RI、Handler RA、Swearingen JD。明渠水流中自由表面附近的湍流建模。AIAA论文91-0613;1991
[42] Sarpkaya,T.,振荡边界层中的相干结构,流体力学杂志,253105-140(1993)
[43] 梅因,P。;Kim,J.,湍流通道流动的数值研究,《流体力学杂志》,118341-377(1982)·Zbl 0491.76058号
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