乱流熱流束モデルの複雑乱流への適用に関する研究

湍流热流模型在复杂湍流中的应用研究

• 批准号: 05750200
• 负责人: 小尾 晋之介
• 金额: $ 0.58万
• 依托单位: Keio University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1993
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1993 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05750200/
• 关键词: 乱流モデル; 複雑乱流; 熱伝達; 壁面境界条件

はく離・再循環を伴う複雑な流れ場における乱流熱伝達を精度良く予測するための第1段階として熱輸送を伴わない流れ場をレイノルズ応力方程式モデルとkappa-epsilonモデルを用いて解析し,乱流熱流束モデル導入に伴う問題点について検討した.本研究で解析を行なった流れ場は,混合チャネル流れ,2次元非対称ディフューザ流れ,及び鋸歯状壁を有するチャネル流れである.以下,それぞれの計算を通じて得られた知見を順番に述べる.1.混合チャネル流れでは,流入する2つのチャネル流の流量比の減少に伴って強い逆圧力勾配が生じ,低速流側の壁面ではく離が生じるが,その様子は計算でもとらえることができた.この種の流れ場での伝熱問題を考える際に固体壁のごく近傍の流れ場の予測精度が重要であるため,従来境界条件を与えるために用いられている壁関数を逆圧力勾配を考慮した形に拡張して計算を行ったところ,流れ場への影響は無視できるほど小さいが,壁面せん断応力の値の変化は顕著であることが示され,通常の壁関数の使用に検討が必要であることが確認された.2.2次元非対称ディフューザでも逆圧力勾配によりはく離が生じるが,kappa-epsilonモデルによる計算ではこれを再現することができなかった.LDVによる測定結果とレイノルズ応力方程式モデルによる計算結果の比較では,はく離が生じる領域では応力成分間の非等方性が著しく,この種の流れ場を精度良く再現するためには等方性の渦粘性モデルでは不十分であることが確認された.3.鋸歯状ステップを有するチャネル流れの解析では,流路幅を固定してステップ高さを変化させて計算を行なった.実験ではステップ高さ比の増大に伴って熱伝達率が上昇することが報告されていたが,計算ではそれを壁面せん断応力の変化に対応させて比較を行なった.その結果,ステップ高さの変化に伴う壁面せん断応力変化の度合はレイノルズ応力方程式モデルに依るものの方がk-eモデルよりも実験での振る舞いに近かった.その原因についてはまだ明らかではないが,特殊形状のために計算格子の生成の困難さから計算の精度が制限されており,今後,数値解析上の精度向上と合せて検討すべき問題として残されている.

In order to improve the accuracy and accuracy of the data transfer, paragraph 1 of the data collection system is used to analyze the force equation of the kappa-epsilon system, and the turbulence beam is used to analyze the data. The purpose of this study is to analyze the characteristics of the flow, the mixing of the flow, the second dimension of the flow, and the shape of the wall. Below, please calculate that you will know what you want to know. 1. The flow rate of the mixed flow is less than that of the reverse flow, and the flow rate of the low-speed flow is lower than that of the low-speed flow. In order to solve the problem of the problem in the field of flow, the flow near the solid wall is of great importance to the accuracy, and the boundary condition is used to determine the accuracy of the calculation. The surface of the wall is broken, and the number of walls is usually displayed. Usually, the number of walls is used to confirm that it is necessary to do so. 2.2-dimensional non-linear forces are used to match the reverse force. The results of kappa-epsilon thermal stress calculation show that the force components of mechanical force are not equal to each other in the field of health. In terms of accuracy and accuracy, we can see that the properties such as viscosity are not very good. 3. In this case, the flow is analyzed, and the width of the flow is fixed, the height is high, and the calculation line is calculated. In order to improve the accuracy of the report, calculate the pressure on the wall, cut off the force on the wall, and compare the pressure on the wall. The results show that the equation of force equation is based on the equation of force, and the equation of force is based on the equation of force. The cause of the problem is that the calculation grid of the special shape is used to generate the accuracy limit of the calculation. Now, the accuracy of the calculation will be improved in the numerical analysis.

项目成果

小尾晋之介: "鋸歯状ステップを有する二次元流路内乱流熱伝達の数値解析" 日本機械学会熱工学部門講演論文集. 930-76. 137-139 (1993)

Shinnosuke Oobi：“具有锯齿状台阶的二维流动通道中的湍流传热的数值分析”，日本机械工程师学会热能工程学会论文集，930-76（1993）。

S.Obi: "Experimental and Computational Study of Turbulent Separating Flow in an Asymmetric Plane Difluser" Proc.Ninth Symp.Turbulent Shear Flows. 3. P305.1-P305.4 (1993)

S.Obi：“非对称平面扩散器中湍流分离流的实验和计算研究”Proc.Ninth Symp.Turbulent Shear Flows。

小尾晋之介: "強い逆圧力勾配を伴う乱流の数値解析のための壁関数の検討" 第30回日本伝熱シンポジウム講演論文集. -. 64-66 (1993)

Shinnosuke Obi：“强逆压梯度湍流数值分析的壁函数研究”第 30 届日本传热研讨会论文集 64-66 (1993)。