弯曲槽道边壁振动情况下湍流特性的大涡模拟

高级搜索

全国中文核心期刊
中国科技核心期刊
美国工程索引（EI）收录期刊

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

弯曲槽道边壁振动情况下湍流特性的大涡模拟

王文全, 张立翔, 郭亚昆, 闫妍

文章导航 > 水科学进展 > 2008 > 19(5): 618-623

王文全, 张立翔, 郭亚昆, 闫妍. 弯曲槽道边壁振动情况下湍流特性的大涡模拟[J]. 水科学进展, 2008, 19(5): 618-623.

引用本文:

王文全, 张立翔, 郭亚昆, 闫妍. 弯曲槽道边壁振动情况下湍流特性的大涡模拟[J]. 水科学进展, 2008, 19(5): 618-623.

WANG Wen-quan, ZHANG Li-xiang, GUO Ya-kun, YAN Yan. LES of turbulent flow in a vibrating curved-wall channel[J]. Advances in Water Science, 2008, 19(5): 618-623.

Citation:

WANG Wen-quan, ZHANG Li-xiang, GUO Ya-kun, YAN Yan. LES of turbulent flow in a vibrating curved-wall channel[J]. Advances in Water Science, 2008, 19(5): 618-623.

弯曲槽道边壁振动情况下湍流特性的大涡模拟

1.
昆明理工大学工程力学系, 云南昆明 650051;
2.
阿伯丁大学工程系, 英国阿伯丁 AB243UE

基金项目: 国家自然科学基金资助项目(50839003;50579025)

作者简介:
王文全(1977- ),男,四川蓬安人,博士研究生,主要从事流体数值模拟及流固耦合振动方面的研究.E-mail:wwqquan@126.com

中图分类号: O357.5

LES of turbulent flow in a vibrating curved-wall channel

1.
Department of Engineering Mechanics, Kunming University of Science and Technology, Kunming 650051, China;
2.
Department of Engineering, University of Aberdeen, Aberdeen AB24 3UE, UK

Funds: The study is financially supported by the National Natural Science Foundation of China (No.50839003 and No.50579025)

摘要: 为了更好地理解透平机械流道内能量耗散的机理和湍流结构变化,利用大涡数值模拟方法,数值试验了时、空做正弦振动的壁面所围成的弯曲槽道内的湍流流动。研究了6种不同的振动参数下,槽道内压力分布、近壁涡量以及其它相关湍流统计量的分布特性。计算结果表明,受展向壁面振动的影响,近壁区速度梯度增加,粘性底层变薄,湍流强度增加,能量耗散加大。该研究还发现壁面展向振动而引起的能量耗散主要依赖于近壁区粘性底层的展向涡量大小。
- 槽道湍流 /
- 大涡模拟 /
- 湍流特性 /
- 能量耗散
Abstract: To well understand the mechanism of energy dissipation in a turbine flow passage and explore the change of turbu lence structures,a spatio temporal sinusoidal oscillatory mode is numerically tested in a turbulent curved-channel flow using large eddy simulation (LES).Six computing cases incorporated with different vibrating parameters of the wall are dealt with,and the distributions of the pressure,vortices,and other turbulent statistical quantities in the near wall regions are studied.The results show that the turbulence intensities increase largely in near wall regions,suggesting that the viscous sublayer is thinner as a result of the velocity graduate's rise due to the spanwise wall oscillation.Furthermore,the energy dissipation is increasing.The present study also shows that the mechanism of energy dissipation by spanwise-wall oscillation is strongly related to the spanwise-vortex generated at the edge of the viscous sublayer by the periodic Couette flow layer.
- channel turbulent flow /
- large eddy simulation /
- turbulent characters /
- energy dissipation

[1]	GURCHENKOVAA.The unsteady motion of a viscous fluid between rotating parallel walls[J].Journal of Applied Mathematics and Mechanics,2002,66(2):239-243.
[2]	MISRA J C,PAL B,PALA,et al.Oscillatory entry flow in a plane channel with pulsating walls[J].International Journal of Non-Linear Mechanics,2001,36(5):731-741.
[3]	KHALED A R A,VAFAI K.The effect of the slip condition on Stokes and Couette flows due to an oscillating wall:exact solutions[J].Interna-tional Journal of Non-Linear Mechanics,2004,39(5):795-809.
[4]	CHOI H,MOIN P,KIM I.Active turbulence control for drag reduction in wall-bounded flows[J].Journal of Fluid Mechanics,1994,262:75-110.
[5]	ENDO T,KASAGI N,SUZUKI Y J.Feedback control of wall turbulence with wall deformation[J].International Journal of Heat and FluidFlow,2000,21(5):568-575.
[6]	BARON A,QUADRIO M.Turbulent drag reduction by spanwise wall oscillations[J].Applied Scientific Research,55,1996,55(4):311-326.
[7]	CHOI K S,DEBISSCHOP J R,CLAYTON B R.Turbulent boundary-layer control by means of spanwise-wall oscillation[J].AIAA Journal,1998,36(7):1157-1163.
[8]	CHOIK S,CLAYTON B R.The mechanism of turbulent drag reduction with wall oscillation[J].International Jouroal of Heat and Fluid Flow,2001,22(1):1-9.
[9]	钱忠东,黄社华.四种湍流模型对空化流动模拟的比较[J].水科学进展,2006,17(2):203-208.(QIAN Zhong-dong,HUANGShe-hua.Comparison and analysis of computed results for cavitating flow with four turbulence models[J].Advances in Water Science,2006,17(2):203-208.(in Chinese))
[10]	孙东坡,杨慧丽,张晓松,等.桥墩冲刷坑的三维流场测量与数值模拟[J].水科学进展,2007,18(5):711-716.(SUN Dong-po,YANG Hui-li,ZHANC;Xiao-song,et al.Measurement and simulation of 3D flow field in the pier scouring pool[J].Advances in Water Science,2007,18(5):711-716.(in Chinese))
[11]	张立翔,郭亚昆.流体-结构相互作用下用微分求积法求弹性板上的动水压力场[J].水科学进展,2006,17(6):767-773.(ZHANG Li-xiang,GUO Ya-kun.Numerical simulation of hydrodynamic pressure on vibrating plates through differential quadrature methodwith fluid-structure interaction[J].Advances in Water Science,2006,17(6):767-773.(in Chinese))
[12]	YOICHI M,NOBUHIDE K.DNS study of turbulence modification with streamwise-uniform sinusoidal wall-oscillation[J].International Journalof Heat and Fluid Flow,1998,19(5):470-481.
[13]	SMITH C R,METZLER S P.The CharaCteristIcs of low-speed streaks in the near-wall region of a turbulent boundary layer[J].Journal of Fluid Mechanies,1983,129:27-54.
[14]	BROOK J W,HANRATTY T J.Origin of turbulence-producing eddies in a channel flow[J].Physics of Fluids A,1993,5(4):1011-1022.
[15]	SUKSANGP A,DJILALI N,MOINAT P.Large-eddy simulation of separated flow over a blurectangular plate[J].International Journal of Heatand Fluid Flow,2000,21(5):655-663.
[16]	KALITZIN A G,WU X H,DURBIN P A.DNS of fully turbulent flow in a LPT passage[J].International Journal of Heat and Fluid Flow,2003,24(4):636-644.
[17]	WISSINK J G.DNS of separating,low Reynolds number flow in a turbine cascade with incoming wakes[J].International Journal of Heat and Fluid Flow,2003,24(4):626-635.
[18]	WU X H,DURBIN P A.Evidence of longitudinal vortices evolved from distorted wakes in a turbine passage[J].Journal of Fluid Mechanics,2001,446:199-228.

[1]	赵潜宜, 刘士和, 廖伟坚. 明渠恒定紊流的总流控制方程与能量损失特性 . 水科学进展, 2020, 31(2): 270-277. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2020.02.013
[2]	张鹏, 杨胜发, 胡江, 陈阳, 幸韵. 明渠湍流涡运动尺度分布特性 . 水科学进展, 2015, 26(1): 91-98. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2015.01.012
[3]	孙东坡, 刘明潇, 张晓雷, 孙羽. 冲积性河流河床冲淤调整对洪水泥沙过程的响应——以黄河游荡型河段为例 . 水科学进展, 2014, 25(5): 668-676.
[4]	徐振山, 陈永平, 张长宽, 王娅娜. 波流环境中射流的大涡数值模拟 . 水科学进展, 2014, 25(2): 239-245.
[5]	孙东坡, 杨真真, 张立, 李彬. 基于能量耗散关系的黄河内蒙段河床形态调整分析 . 水科学进展, 2011, 22(5): 653-661.
[6]	姜国强, 任秀文, 李炜. 横流环境湍射流涡动力学特性数值模拟 . 水科学进展, 2010, 21(3): 307-314.
[7]	张金凤, 张庆河, 卢昭. 颗粒沉降的格子Boltzmann模拟与PIV实验验证 . 水科学进展, 2009, 20(4): 480-484.
[8]	王玲玲, 岳青华. 窄缝热浮力射流影响因素的数值模拟 . 水科学进展, 2009, 20(5): 632-638.
[9]	丁全林, 汪德爟, 王玲玲. 基于LBGK方法的粘性流体晃动问题大涡模拟 . 水科学进展, 2009, 20(5): 652-657.
[10]	刘诚, 沈永明. 水生植物对水沙运动影响的三维湍流模型 . 水科学进展, 2008, 19(6): 851-856.
[11]	闫文辉, 张常贤, 陈宁宁, 高歌. 用Gao-Yong湍流方程组数值模拟高雷诺数顶盖驱动方腔流 . 水科学进展, 2008, 19(3): 428-433.
[12]	吴福生, 王文野, 姜树海. 含植物河道水动力学研究进展 . 水科学进展, 2007, 18(3): 456-461.
[13]	钱忠东, 黄社华. 四种湍流模型对空化流动模拟的比较 . 水科学进展, 2006, 17(2): 203-208.
[14]	成立, 刘超, 周济人, 汤方平. 基于RNG湍流模型的双向泵站出水流道流动计算 . 水科学进展, 2004, 15(1): 109-112.
[15]	张昌兵, 熊朝坤, 桂林, 刘华, 莫政宇. 水质大涡模拟数学模型研究 . 水科学进展, 2004, 15(4): 431-435.
[16]	武道吉, 张永吉, 李圭白, 谭风训. 湍流混合动力学机理研究 . 水科学进展, 2003, 14(6): 706-709.
[17]	张昌兵, 杨永全, 鞠小明, 桂林. 混流式转轮中流场的大涡模拟 . 水科学进展, 2002, 13(6): 675-681.
[18]	华祖林. 湍流模型在环境水力学研究中的应用 . 水科学进展, 2001, 12(3): 403-412.
[19]	李玲, 李玉梁. 应用基于RNG方法的湍流模型数值模拟钝体绕流的湍流流动 . 水科学进展, 2000, 11(4): 357-361.
[20]	李国庆, 孙东坡. 大型水利水电工程对下游冲积性河道的影响分析 . 水科学进展, 1996, 7(2): 151-157.

WeChat

点击查看大图

计量

文章访问数: 110
HTML全文浏览量: 16
PDF下载量: 650
被引次数: 0

弯曲槽道边壁振动情况下湍流特性的大涡模拟

1. 昆明理工大学工程力学系, 云南昆明 650051;

2. 阿伯丁大学工程系, 英国阿伯丁 AB243UE

基金项目: 国家自然科学基金资助项目(50839003;50579025)

作者简介:
王文全(1977- ),男,四川蓬安人,博士研究生,主要从事流体数值模拟及流固耦合振动方面的研究.E-mail:wwqquan@126.com

收稿日期: 2007-08-18
刊出日期: 2008-09-25

中图分类号: O357.5

关键词:

摘要: 为了更好地理解透平机械流道内能量耗散的机理和湍流结构变化,利用大涡数值模拟方法,数值试验了时、空做正弦振动的壁面所围成的弯曲槽道内的湍流流动。研究了6种不同的振动参数下,槽道内压力分布、近壁涡量以及其它相关湍流统计量的分布特性。计算结果表明,受展向壁面振动的影响,近壁区速度梯度增加,粘性底层变薄,湍流强度增加,能量耗散加大。该研究还发现壁面展向振动而引起的能量耗散主要依赖于近壁区粘性底层的展向涡量大小。

English Abstract

王文全, 张立翔, 郭亚昆, 闫妍. 弯曲槽道边壁振动情况下湍流特性的大涡模拟[J]. 水科学进展, 2008, 19(5): 618-623.

引用本文:

王文全, 张立翔, 郭亚昆, 闫妍. 弯曲槽道边壁振动情况下湍流特性的大涡模拟[J]. 水科学进展, 2008, 19(5): 618-623.

WANG Wen-quan, ZHANG Li-xiang, GUO Ya-kun, YAN Yan. LES of turbulent flow in a vibrating curved-wall channel[J]. Advances in Water Science, 2008, 19(5): 618-623.

Citation:

WANG Wen-quan, ZHANG Li-xiang, GUO Ya-kun, YAN Yan. LES of turbulent flow in a vibrating curved-wall channel[J]. Advances in Water Science, 2008, 19(5): 618-623.

全文HTML

参考文献 (18)

/

下载: 全尺寸图片幻灯片

分享

用微信扫码二维码

分享至好友和朋友圈

返回