Direct Numerical Simulation of Turbulent Free Jet and Experimental Verification

湍流自由射流直接数值模拟及实验验证

• 批准号: 01550746
• 负责人: YUU Shinichi
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Kyushu Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• 财政年份: 1989
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1989 至 1990
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-01550746/
• 关键词: Turbulence; Free Jet; Large Eddy; Direct Simulation; Super-Computer; Turbulent Characteristic; Velocity Distribution; Third Order Upwind Method; ベクトル線図

The third-order upwind finite difference scheme is used for the convective terms in three-dimensional Navier-Stokes equations to simulate directly the free jet flow issuing from a slit nozzle. The calculated flow field ranges from the nozzle exit to the fully developed turbulent region. The kinetic energy conservation scheme is also devised for the convective terms. The calculated results of mean velocity distributions and velocity vector diagrams are compared with the experimental date. The mesh width is roughly ten times Kolmogorov microscale ; however, the mean velocity distributions in the free jet are in fairly good agreement with the experimental data. This is because the simulation well represents the motion of large-scale eddies which play an important role in a flow field formation. Hence the neglection of the small-scale in the third-order upwind finite difference scheme does not largely affect the simulation of large-scale eddies.

对三维Navier-Stokes方程中的对流项采用三阶迎风有限差分格式，直接模拟了狭缝喷管的自由射流。计算的流场范围从喷管出口到完全发育的湍流区。对对流项也设计了动能守恒格式。将平均速度分布和速度矢量图的计算结果与实验数据进行了比较。网格宽度大约是柯尔莫哥洛夫微尺度的十倍；而自由射流的平均速度分布与实验数据吻合较好。这是因为模拟很好地反映了在流场形成中起重要作用的大尺度涡流的运动。因此，在三阶迎风有限差分格式中忽略小尺度对大尺度涡流的模拟影响不大。

项目成果

湯 晋一,西岡 俊文,梅景 俊彦: "スリット形噴流の三次元直接数値計算と実験による検証.(第一報,速度ベクトル線図と平均速度分布)" 日本機械学会論文集(B編). 56巻. 2239-2246 (1990)

Shinichi Yu、T​​oshifumi Nishioka、Toshihiko Umekei：“狭缝形射流的三维直接数值计算和实验验证。（第一次报告，速度矢量图和平均速度分布）”日本机械工程学会会议记录（编辑B） ）。第 56 卷。2239-2246（1990）。

Shinichi Yuu, Toshifumi Nishioka and Toshihiko Umekage: "Direct Numerical Simulation of Three-Dimensional Navier Stokes Equations for Slit Nozzle Free Jets and Experimental Verification (1st Report, Velocity Vector Diagrams and Mean Velocity Distributions

Shinichi Yuu、Toshifumi Nishioka 和 Toshihiko Umekage：“狭缝喷嘴自由射流三维纳维斯托克斯方程的直接数值模拟和实验验证（第 1 份报告、速度矢量图和平均速度分布）

湯 晋一,西岡 俊文,梅景 俊彦: "スリット形噴流の三次元直接数値計算と実験による検証(第1報,速度ベクトル線図と平均速度分布)" 日本機械会論文集 (B編). 56巻. 2239-2246 (1990)

Shinichi Yu、T​​oshifumi Nishioka、Toshihiko Umekei：“狭缝形射流的三维直接数值计算和实验验证（首次报告、速度矢量图和平均速度分布）”日本机械工程学会会议论文集（B版）。 56卷2239-2246（1990）