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机械网--离心叶轮内三维湍流流场的数值计算与实验比

发布时间:2021-11-18 14:44:04 阅读: 来源:花岗岩厂家

1 前言最近几年来宅基地违建的认定标准,随着计算机运行速度和内存的飞速提高,更多的湍流模型和计算方法得以利用于叶轮内的3维活动计算中,叶轮机械内3维粘性活动的数值计算不断得以发展。笔者依统计理论提出了高阶各向异性k-ε湍流模型[1],该模型与标准k-ε模型相比,考虑了离心叶轮内活动由于受旋转和曲率的影响,湍流结构一定产生的变化。笔者曾采取此模型的简化情势分别对2维直通道湍流、2维曲折方管,3维直管内湍流活动进行了数值预测[2、3],并与标准k-ε模型计算结果进行了比较,效果颇好。为检验模型在3维复杂流场中的有效性,本文分别采取标准k-ε模型和各向异性k-ε模型对设计工况下闭式后弯离心叶轮内的活动进行了数值计算,并与采取LDV所测实验结果作了比较。2 活动控制方程针对实验叶轮的运行特点,对活动做以下假定:(1)流体在活动进程中不可紧缩。(2)活动参数时均值不随时间变化,即为定常活动。以质量守恒定律、动量守恒定律建立N-S活动控制方程张量表达式为: (1)(2)式中,i,j=1,2,3分别表示3维坐标轴上的速度分量方向;μ为流体运动粘性系数;为雷诺应力,Fi=2ρωjUi+ρω2xi为附加力。由上式可看到,由于方程中出现了应力项,时均化方程是不封闭的,必须对应力项进行模化,即找出这些附加项与已有变量间的关系式,才能使方程重新封闭,变量得解。3 湍流模型3.1 标准k-ε模型标准k-ε模型是把雷诺应力表示成湍流粘性系统的函数,假定湍流脉动所酿成的附加应力与层流运动1样与时均的应变率关联起来,表示为[4]: (3)式中 μt——湍流粘性系数μt=ρCuk2/ε (4)式中 Cu——常数k-ε方程为: (5) (6)式中P为生成项;σκ房屋被强拆怎么起诉,σε分别为k、ε的普朗特数;C1,C2为常数。3.2 高阶各向异性k-ε模型针对标准k-ε模型各向同性假定的局限性,作者从统计理论动身,采取CIA方法,推导出含有曲率和旋转影响的雷诺应力表达式为:(7)Rαβn由下式给出:式中 τ——湍动能 vt—涡粘性系数有关系数计算公式见文献[1]。式(7)中前两项与标准k-ε模型相同,是我们都熟习的各向同性涡粘性表达式。第3、4项是速度梯度及Coriolis应力的2次函数,它使湍流活动体现为各向异性,式中最后3项由3阶分析得到,表现为速度梯度和Coriolis应力的3次函数,物理意义上理解为涡与涡之间强烈作用而产生的高阶项,它在旋转和曲率对雷诺应力的影响方面起重要作用。由于该表达式对旋转和非旋转、曲折和非曲折的流场均具有广适性,且为张量情势,因此显示不出哪几项为旋转或曲率项和在全部表达式中所占比重。在计算进程中,旋转和曲率的影响是隐含的。当在具体的坐标系统下对某1实际流场进行计算时,通过对式中各项进行展开、化简、整理,便可明显看到式中资讯分类行业动态帮助文档展会专题报道5金人物商家文章