【摘 要】
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采用直接数值模拟方法,对沿垂直壁面方向旋转的直方管中的充分发展湍流开展研究。空间离散采用谱元法,时间离散采用高阶时间分裂格式。计算采用基于方管直径和壁面摩擦速
【机 构】
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清华大学航天航空学院工程力学系,北京100084
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采用直接数值模拟方法,对沿垂直壁面方向旋转的直方管中的充分发展湍流开展研究。空间离散采用谱元法,时间离散采用高阶时间分裂格式。计算采用基于方管直径和壁面摩擦速度的雷诺数为Reτ=300,结果与以往的数值和实验研究符合良好。通过对比不同旋转数下的流场以及旋转平面槽道流动,分析了旋转产生的科氏力、二次流和方管侧壁对湍流场的影响。结果显示,旋转槽道中的零平均绝对涡量区没有在旋转方管湍流中出现。随着旋转增强,横截面上的二次流型逐渐由湍流诱导的Prandtl二次流逐渐演变为由科氏力引起的二次流,平均动量输运方程中二次流对应的对流项和科氏力项显著增大。在保持流向压力梯度恒定的情况下,旋转的增强总体上使湍流强度减弱,但两边侧壁上的黏性剪切应力增大,使得平均流量减小。
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