Потери давления в канале с резким поворотом на 180º. Результаты URANS- и LES-расчетов в сопоставлении с данными измерений


Авторы

Панов Д. О.*, Юхнев А. Д.**

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет Петра Великого, СПбПУ, ул. Политехническая, 29, Санкт-Петербург, 195251, Россия

*e-mail: : dopanov@gmail.com
**e-mail: a.yukhnev@mail.ru

Аннотация

На основе URANS- и LES-подходов выполнено численное моделирование турбулентного течения в канале квадратного сечения с резким поворотом на 180º при Re = 2.1·104, 4·104 и 6·104 . Получены экспериментальные данные о гидравлических потерях, относящиеся в основном к области неавтомодельности коэффициента сопротивления по числу Рейнольдса (3.5·103 < Re < 6·104). Эти данные хорошо согласуются с известными результатами измерений для области автомодельности (Re > 5·104). Проведено сопоставление осредненных картин течения и потерь давления в канале, предсказываемых по двум подходам. URANS-расчеты с применением k‑ω SST модели турбулентности дали существенно, почти на 20%, заниженные значения коэффициента сопротивления, а при использовании LES‑WALE-подхода результаты расчетов практически совпали с данными измерений.

Ключевые слова

U-образный канал, турбулентное течение, численное моделирование, LES

Библиографический список

  1. Веревкин Н.Н. Гидравлические сопротивления изолированных и составных колен прямоугольного сечения // Промышленная аэродинамика. Москва, ЦАГИ, 1956. № 7. С. 25–51.

  2. Cheah S.C., Iacovides H., Jackson D.C., Ji H., Launder B.E. LDA investigation of the flow development through a rotating U-bend of strong curvature // Proc. of 5th Int. Symp. on Refined Flow Modelling and Turbulence Measurements, Paris. 1993. P. 269–276.

  3. Cheah S.C., Iacovides H., Jackson D.C., Ji H., Launder B.E. LDA investigation of the flow development through rotating U-ducts // Journal of Turbomachinery. 1996. V. 118. Iss. 3. P. 590–596. DOI:10.1115/1.2836706

  4. Bo T., Iacovides H., Launder B.E. Convective discretization schemes for the turbulence transport equations in flow predictions through sharp U‐bends // Int. J. Num. Methods for Heat and Fluid Flow. 1995. V. 5. Iss. 1. P. 33–48.

  5. Левченя А.М., Липницкая С.Н. Оптимизация формы канала квадратного сечения с поворотом на 180° с целью снижения потерь: численное моделирование трехмерного турбулентного течения // Тепловые процессы в технике. 2011. Т. 3. № 12. С. 537–544.

  6. Guleren K.M., Turan A. Validation of large-eddy simulation of strongly curved stationary and rotating U-duct flows // Int. J. Heat and Fluid Flow. 2007. V. 28. P. 909–921.

  7. ANSYS Fluent Theory Guide. Release 16.2. ANSYS, Inc. 2015.



Скачать статью

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2018-2024