圆管弯道内部流动数值模拟及湍流模式比较研究.pdfVIP

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 ：A A ComparativeStudyofNumericalSimulationofTurbulentFlow inBendingDuct ofCircular-SectionandTurbulenceM odels YANG Xiang—long，HUANG She—hua，XIONG Yuan (StateKeyLaboratoryofWaterResourcesnadHydroprowerEngineeringScience， CollegeofWaterResourcesnadHydroelectricEngineering，WuhanUniversity，Wuhna430072，China) Abstract：3．Dturbulentflowwithin90。bendingductofcircular．sectioniSsimulatednumericallythrough Reynolds．averagedNavier．Stokesequationsdifferentiatedbythefinitevolumemethod．TheReynoldstress iSenclosedbythreedifferentturbulencemodels(standardk． model，RNGk一 model，Realizbalek． mode1)separately．Th ecalculatedresultsraecomparedwiht theexperimentaldata．Th eresultsindicate thatturbulentflowsinthetubewithlargecurvaturecanbepredictedaccuratelybasedonRNGk一 model ththetwo-layerzonalwalltreatment． Keywords：numerical simulations；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