Title: The calculation of low-Reynolds-number phenomena with a two-equation model of turbulence
Abstract: The paper presents numerical predictions of various turbulent shear flows in which the structure of the viscous sublayer exerts appreciable influence on the flow. The model of turbulence employed is one where the turbulence energy and its dissipation rate are calculated by way of transport equations which are solved simultaneously with the conservation equations for the mean flow. The flows considered include isothermal low Reynolds number pipe flows, and wall boundary layers with streamwise pressure gradient and wall injection; the predictions span both natural transition and laminarisation. Although complete agreement with experiment is not yet achieved in every case, it is argued that only a turbulence model of (at least) this level of complexity will permit a universal modelling of the near-wall turbulence structures commonly found in thermal power equipment. L'article présente des estimations numériques de divers écoulements turbulents dans lesquels la structure de la sous-couche visqueuse exerce une influence notable sur l'écoulement. On a employé un modèle de turbulence o l'énergie de turbulence et son taux de dissipation sont calculés à l'aide des équations de transport résolues simultanément avec les équations de conservation pour l'écoulement moyen. Les écoulements considérés comprennent les écoulements isothermes en conduite à faibles nombres de Reynolds, les couches limites de paroi avec un gradient de pression dans le sens de l'écoulement et l'injection à la paroi. Les estimations concernent à la fois la transition naturelle et la laminarisation. Bien qu'un accord complet avec l'expérience ne soit pas encore obtenu on prouve qu'un tel modèle de turbulence avec ce niveau minimal de complexité permettra seulement une modélisation universelle des structures de turbulence près de la paroi communément réalisées dans les équipements thermiques. Die Veröffentlichung bringt numerische Berechnungen über verschiedene turbulente Strömungen, in denen die Struktur der viskosen Unterschicht beträchtlichen Einfluss auf die Strömung ausübt. Im zugrundegelegten Turbulenzmodell wird die Turbulenzenergie und deren Dissipationsanteil über die Transportgleichungen berechnet und zusammen mit den Erhaltungsgleichungen für die Hauptströmung gelöst. Die betrachteten Strömungen umfassen isotherme Rohrströmungen mit niedrigen Reynolds-Zahlen und Wandgrenzschichten mit Druckgradienten in Strömungsrichtung und Wandeinspritzung; die Voraussagen umspannen natürlichen Übergang und Laminarisation. Obwohl vollständigeÜbereinstimmung mit dem Experiment noch nicht in jedem Fall erreicht ist, wird dargelegt, dass nur ein Turbulenzmodell von (mindestens) diesem Verwicklungsniveau ein allgemeines Erfassen der Turbulenzstrukturen nahe der Wand, wie sie gewöhnlich bei thermischen Problemen auftreten, erlaubt. B paбoтe пpeдcтaвлeны чиcлeнныe peшeния для paличныч cдвигoвыч тypбyлeнтныч тeчeний, в кoтopыч cтpyктypa вязкoгo пoдcлoя oкaзывaeт cyщecтвeннoe влияниe нa тeчeниe. B кaчecтвe мoдeли тypьyлeнтнocти пpинимaeтcя мoдeль, для кoтopoй знepгия тypбyлeнтнoгo днижeния и cкopocть eo диccипaции paccчитывaютcя нa ocнoвe cooтвeтcтвyющич ypaвнeний пepeнoca, кoтopыe qreшaютcя coвмecтнo c ypaвнeниями для ocpeднeннoгo тeчeния. Были иccлeдoвaны изoтepмичecкиe тeчeния в тpyбaч пpи низкич чиcлaч пeйнoльдca и в пoгpaничныч cлoяч c пoлoжитe льныым гpaдиeнтoм дaвлeния нa пpoницaeмoй cтeнкe. Paccчитывaлcя кaк пepeчoд, тaк и лaминapизaция. Xoтя eщe нe в кaждoм cлyчae дocтигнyтo пoлнoe cooтвeтcтвиe c экcпepимeнтoм, oднaкo дoкaзaнo, чтo тoлькo мoдeль тypбyлeнтнocти тaкoй cлoжнocти пoзвoлит yннвepcaльнoe мoдeлиpoвaниe cтpyктypы пpиcтeнныч тypбyлeнтныч тeчeний, oбычнo oбнapyживaeмыч в тeплoэнepгeтичecкич ycтaнoвкaч.
Publication Year: 1973
Publication Date: 1973-06-01
Language: en
Type: article
Indexed In: ['crossref']
Access and Citation
Cited By Count: 932
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