МОДЕЛИРОВАНИЕ СТРУКТУРЫ ЗАКРУЧЕННЫХ ПОТОКОВ В ЗАМКНУТЫХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ КАНАЛАХ
Источник:
Современные методы описания сложных сдвиговых движений основываются на численном решении полных осредненных уравнений Навье - Стокса, замыкаемых с помощью тех или иных моделей турбулентности.
Цель работы - детально исследовать гидродинамику и теплообмен в закрученных ламинаризованных и турбулентных потоках вязких слабосжимаемых сред. Вращение осуществляется в условиях вращения стенки внутреннего цилиндра вокруг своей продольной оси при ламинарном и турбулентном режимах течения. Анализ адекватности математической модели реальному процессу проводится посредством сравнения с имеющимися экспериментальными данными для осредненных и пульсационных характеристик. Для расчетов также использовался программный пакет ANSYS.
Математическая и физическая постановка
(1)
(2)
(3)
(4)
где Фm - диссипативная функция Рэлея.
Для замыкания определяющих уравнений (1)-(4) используются 2-параметрические модели.
Модель k-e Лаундера-Шарма
Уравнения модели записываются следующим образом [1]:
(5)
(6)
(7)
(8)
для :
(9)
(10)
Модель Ментнера (SST-sust)
Данная форма модели SST исключает нефизические вырождения турбулентности с помощью добавления поддерживающих условий в уравнения [2].
Модельные уравнения представляются в виде:
(11)
(12)
где все члены, кроме последнего идентичны стандартной модели SST.
. (13)
Выражение для турбулентной вязкости:
. (14)
Каждая из констант составляется через внутерннюю φ1 и внешнюю φ2 составляющие:
Добавочная функция F1 дается выражением: F1 = tanh(arg1) Где принято:
(15)
(16)
(17)
(18)
где d - расстояние от исследуемой точки до ближайшей стенки канала, and Ω - величина завихренности. В этой ссылке выражение для P заменяется на:
.
На стенке принимается:
(24)
Модельные константы:
(19)
(20)
Решение системы определяющих уравнений осуществляется с привлечением численной методики, основанной на совместном использовании алгоритма SIMPLE и способа одновременного нахождения с полем скорости продольного градиента давления, предложенного первоначально в работах Л.М. Симуни и обобщенного на случай его переменности в радиальном направлении при исследовании течения с пространственной деформацией, обусловленной наличием закрутки потока. Аппроксимация пространственных производных производится со 2 порядком точности, а производных по времени с 1 порядком точности.
При проведении расчетов, представленных в настоящей работе, использовались следующие граничные условия:
- на входе однородные профили осредненных и пульсационных параметров при x = 0: U = U0; V = V0; W = W0; T = Т0; K = К0;
- на выходе реализовывались «мягкие» граничные условия для всех искомых величин;
- на стенке - условия «прилипания» осредненных и пульсационных характеристик, условия сопряжения тепловых полей в твердой стенке и потоке, а также εwall = 0, Kwall = 0, что связано с проблемами при численном моделировании слагаемых для Е и ε.
- на оси - условия симметрии:
δФ/δy =0
где Ф = {U, V, W, K, ,T};
- в начальный момент времени при t = t0: U = Ut, V = Vt, W = Wt, K = Kt, ε = εt, T = Tt;
Результаты и их анализ
Исследование сильнозакрученных турбулентных течений показывает, что при Ro > 3 основное влияние на формирование динамической структуры оказывает радиальный градиент давления [3].
Анализ расчетов течений закрученных на входе показывает, что по мере продвижения потока по длине канала уменьшается азимутальная осредненная компонента вектора скорости. Кроме того проведенный анализ пульсационных полей скорости позволяет отметить, что вместе с уменьшением степени вращения потока снижаются значения относительных нормальных компонент тензора рейнольдсовых напряжений (, ).
Течение в трубе с подвижной стенкой характеризуется появлением периферийных зон рециркуляции на начальном участке трубы и вытягиванием профиля осевой компоненты вектора скорости в сравнении со структурой развитого течения. В условиях турбулентности возникает пространственная ламинаризация. По распределению осредненных и пульсационных характеристик течения во вращающейся трубе можно судить о подавлении турбулентных пульсаций массовыми центробежными силами. Данный эффект чрезвычайно важен в практике конструирования эффективных промышленных устройств с точки зрения установления областей и режимов экстенсификации процессов переноса.
Рис. 1. Re = 76000. 1 - x/D = 2,0, 2 - x/D = 6,5 Кривая - данные [Nonasymptotic behavior of developing turbulent pipe flow. J.K. Reichert, R.S. Azad. CAN. J. PHYS. VOL. 54. 1976], точки - расчетные значения
Рис. 2. Профиль аксиальной скорости. Re = 76000. 1 - x/D = 2.0, 2 - x/D = 6.5 Кривая - данные [Nonasymptotic behavior of developing turbulent pipe flow. J.K. Reichert, R.S. Azad. CAN. J. PHYS. VOL. 54. 1976], пунктирная линия - данные расчета (SST)
Рис. 3 Профиль осевой компоненты скорости при значении x/d = 1.75. Модель SST
Рис. 4. Распределение значений диссипации кинетической энергии и значений кинетической энергии в выходном сечении канала, рассчитанное с помощью программного пакета ANSYS, осуществляется вращение внутреннего цилиндра- модель k - e, x/d = 2,5
Как показали расчеты модели Лаундера-Шарма и модель Ментнера обладают относительной универсальностью и эффективностью в сравнении с другими моделями. Тем не менее они требуют дальнейшего совершенствования на случай описания течений со сложным характером процессов переноса.
В заключение стоит отметить, что несмотря на успехи в достаточно широкой области приложений, у исследуемых моделей имеется существенный недостаток: все они несостоятельны при описании больших максимумов вблизи стенки. С этой точки зрения, как показывает практика, модели с транспортными уравнениями для интегрального масштаба турбулентности, например модель k-L модель Харламова-Глушко.
Список литературы
1. Launder B.E., Sharma B.I. Application of the energy-dissipation model of turbulence to the calculation of flow near a spinning disc // Letters Heat Mass Transfer. - 1974. - Vol. 1. - P. 131-138.
2. Spalart P.R. and Rumsey C.L. Effective Inflow Conditions for Turbulence Models in Aerodynamic Calculations // AIAA Journal. - 2007. - Vol. 45, №10. - Р. 2544-2553.
3. Харламов С.Н., Serafini S., Germano R., Ким В.Ю., Сильвестров С.И. Закономертности ламинаризующихся высокоэнтальпийных закрученных внутренних потоков в промышленных устройствах.
Отзывы (через Facebook):
Оставить отзыв с помощью аккаунта FaceBook:
Статья в формате PDF 112 KB...
21 01 2021 22:44:35
Статья в формате PDF 109 KB...
20 01 2021 21:51:16
Статья в формате PDF 128 KB...
19 01 2021 19:17:47
Статья в формате PDF 119 KB...
18 01 2021 16:37:42
Статья в формате PDF 230 KB...
17 01 2021 6:12:40
Статья в формате PDF 119 KB...
16 01 2021 10:56:54
Установлены специфические особенности микробного населения почв мерзлотных горно-таежных техногенных ландшафтов Эльконского ураново-рудного района на территории Южной Якутии. Такие как высокая численность эколого-трофических групп микроорганизмов (2,0·103–7,6·107 кл/г), сопоставимая с плотностью микробов в лугово-степных почвах Центральной Якутии и особый характер распределения их по профилю почв в зависимости от содержания в них урана. В почве радиоактивно-загрязненного разреза с уменьшением содержания урана до 161 мг/кг наблюдается увеличение численности всех исследованных групп микроорганизмов. В остальных образцах данного разреза с увеличением содержания урана в почве наблюдается исчезновение или спад численности микроорганизмов на 1–2 порядка. В отличие от загрязненного разреза в почве нативного ландшафта численность микроорганизмов остается достаточно высокой по всему почвенному профилю. ...
15 01 2021 19:41:57
Статья в формате PDF 321 KB...
14 01 2021 20:24:10
Статья в формате PDF 127 KB...
13 01 2021 18:36:57
Статья в формате PDF 296 KB...
12 01 2021 0:49:19
Статья в формате PDF 93 KB...
11 01 2021 17:27:30
При хроническом отравлении солями молибдена и хрома определены функциональные нарушения у экспериментальных животных. Изменения в плазме крови выявили нарушения желудочно-кишечного тракта, печени, почек, сердечной мышцы крыс. ...
10 01 2021 16:12:31
Статья в формате PDF 323 KB...
09 01 2021 17:56:40
Статья в формате PDF 102 KB...
08 01 2021 9:21:15
Статья в формате PDF 101 KB...
07 01 2021 18:36:44
Статья в формате PDF 111 KB...
06 01 2021 2:16:55
Статья в формате PDF 254 KB...
05 01 2021 23:42:21
Статья в формате PDF 114 KB...
04 01 2021 3:35:27
Статья в формате PDF 290 KB...
03 01 2021 3:12:53
Статья в формате PDF 111 KB...
01 01 2021 22:14:49
Статья в формате PDF 121 KB...
31 12 2020 12:17:34
Статья в формате PDF 263 KB...
30 12 2020 16:55:20
Статья в формате PDF 134 KB...
29 12 2020 19:43:39
Статья в формате PDF 217 KB...
28 12 2020 0:52:29
Статья в формате PDF 102 KB...
26 12 2020 18:31:40
Статья в формате PDF 129 KB...
25 12 2020 14:40:34
Статья в формате PDF 104 KB...
24 12 2020 20:20:16
Статья в формате PDF 140 KB...
23 12 2020 21:59:41
Статья в формате PDF 95 KB...
22 12 2020 3:58:15
Статья в формате PDF 129 KB...
21 12 2020 11:26:42
Статья в формате PDF 542 KB...
20 12 2020 13:57:21
Статья в формате PDF 131 KB...
19 12 2020 10:18:51
Статья в формате PDF 98 KB...
18 12 2020 10:17:21
Статья в формате PDF 254 KB...
17 12 2020 7:37:42
Статья в формате PDF 113 KB...
16 12 2020 21:42:37
Статья в формате PDF 145 KB...
15 12 2020 17:15:40
Статья в формате PDF 120 KB...
14 12 2020 3:49:13
Статья в формате PDF 99 KB...
13 12 2020 16:30:10
Статья в формате PDF 104 KB...
12 12 2020 6:19:57
Статья в формате PDF 102 KB...
11 12 2020 12:22:51
Статья в формате PDF 106 KB...
09 12 2020 15:23:50
Статья в формате PDF 96 KB...
08 12 2020 6:28:47
Статья в формате PDF 120 KB...
07 12 2020 21:40:17
Исследованы вопросы влияния давления, относительной влажности и температуры атмосферы на давление воздуха в шине 175/70R13 легкового автомобиля В А З на основании данных Г У « В Н И И Г М И- М Ц Д» по постам (станциям) о температуре воздуха, относительной влажности и атмосферном давлении на уровне станции по природно – климатическим поясам России. Вопросы влияния климатических характеристик на давление в автомобильных шинах рассмотрены для летнего периода, который является наиболее нагруженным в году периодом в плане эксплуатации автомобиля. Исследования выполнены методом случайной выборки с использованием данных срочных наблюдений по постам Федеральной службы по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды. Изменения давления в шине в течение рабочей смены значительно влияют на управляемость, надежность и экономическую эффективность эксплуатации автотранспорта. ...
06 12 2020 7:44:21
Статья в формате PDF 162 KB...
05 12 2020 0:51:28
Статья в формате PDF 115 KB...
03 12 2020 13:55:24
Статья в формате PDF 104 KB...
02 12 2020 2:34:26
Статья в формате PDF 293 KB...
01 12 2020 6:18:15
Статья в формате PDF 286 KB...
30 11 2020 13:15:26
Статья в формате PDF 113 KB...
29 11 2020 22:44:43
Статья в формате PDF 127 KB...
28 11 2020 20:51:12
Разработан способ производства хлеба из целого зерна. Снижение микробиологической обсеменненности зерна осуществляется с помощью природных консервантов, которые можно вносить на стадии замачивания зерна или приготовления теста. Для повышения качества хлеба, сокращения продолжительности замачивания зерна, повышения степени его дисперсности при получении теста целесообразно использовать цитолитические ферментные препараты. ...
26 11 2020 23:57:23
Современный этап развития мирового и отечественного языкознания характеризуется антропоцентрической направленностью лингвистических исследований. Антропоцентризм является одним из фундаментальных свойств человеческого языка, так как взаимосвязь и взаимообусловленность языка и человека очевидна и не может вызывать никаких сомнений. « Идею антропоцентричности языка в настоящее время можно считать общепризнанной: для многих языковых построений представление о человеке выступает в качестве естественной точки отсчета» [1, 5]. Антропоцентрический подход в изучении языка или антропоцентрическая парадигма предполагает анализ человека в языке и языка в человеке. В. А. Маслова пишет, что «…антропоцентрическая парадигма выводит на первое место человека, а язык считается конституирующий характеристикой человека, его важнейшей составляющей. Человеческий интеллект, как и сам человек, немыслим вне языка и языковой способности как способности к порождению и восприятию речи. Если бы язык не вторгался во все мыслительные процессы, если бы он не был способен создавать новые ментальные пространства, то человек не вышел бы за рамки непосредственно наблюдаемого. Текст, создаваемый человеком, отражает движении человеческой мысли, строит возможные миры, запечатлевая в себе динамику мысли и способы ее представления с помощью средств языка» [1, 8]. ...
25 11 2020 7:25:36
Статья в формате PDF 288 KB...
24 11 2020 4:20:53
Статья в формате PDF 277 KB...
23 11 2020 14:11:47
Статья в формате PDF 136 KB...
22 11 2020 9:13:12
Статья в формате PDF 110 KB...
21 11 2020 13:23:55
Статья в формате PDF 211 KB...
20 11 2020 0:32:44
В работе проводились исследования 129 больных в возрасте от 1 месяца до 14 лет. У 68 (52,7 %) детей был диагностирован сальмонеллез еnteritidis, а у 61 (47,3 %) – сальмонеллез typhimurium. В ходе исследования проведена оценка клинической эффективности антибиотикотерапии с определением чувствительности к антимикробным препаратам. Выявлено, устойчивость клафорана к действию большинства бета-лактамаз, определена его клиническая эффективность в терапии тяжелых форм сальмонеллеза еnteritidis. Подтверждена не высокая эффективность монотерапии ципрофлоксацином. Рекомендована коррекция лечения путем использования комбинации препаратов – ципрофлоксацин + меронем. ...
19 11 2020 16:47:39
Статья в формате PDF 342 KB...
18 11 2020 10:32:17
Статья в формате PDF 120 KB...
17 11 2020 10:41:44
Статья в формате PDF 98 KB...
16 11 2020 0:20:25
Статья в формате PDF 126 KB...
15 11 2020 9:48:14
Статья в формате PDF 162 KB...
14 11 2020 5:29:54
Статья в формате PDF 122 KB...
13 11 2020 0:44:47
Статья в формате PDF 113 KB...
12 11 2020 6:14:58
Статья в формате PDF 114 KB...
10 11 2020 22:54:25
Статья в формате PDF 287 KB...
09 11 2020 17:53:34
Статья в формате PDF 433 KB...
08 11 2020 0:47:29
Статья в формате PDF 151 KB...
07 11 2020 11:10:14
Статья в формате PDF 101 KB...
06 11 2020 12:35:51
Статья в формате PDF 123 KB...
05 11 2020 17:24:38
Статья в формате PDF 167 KB...
04 11 2020 4:48:12
Статья в формате PDF 251 KB...
03 11 2020 11:27:18
Статья в формате PDF 121 KB...
02 11 2020 21:50:12
Статья в формате PDF 90 KB...
31 10 2020 14:20:50
Статья в формате PDF 113 KB...
30 10 2020 9:41:19
Статья в формате PDF 159 KB...
29 10 2020 16:24:24
Статья в формате PDF 133 KB...
28 10 2020 12:34:35
Статья в формате PDF 138 KB...
27 10 2020 18:22:13
Статья в формате PDF 116 KB...
26 10 2020 1:51:42
Статья в формате PDF 303 KB...
25 10 2020 22:27:52
Статья в формате PDF 107 KB...
23 10 2020 2:10:24
Статья в формате PDF 112 KB...
22 10 2020 9:55:36
Статья в формате PDF 114 KB...
21 10 2020 16:27:13
Статья в формате PDF 219 KB...
19 10 2020 8:29:56
Статья в формате PDF 148 KB...
17 10 2020 1:12:21
Статья в формате PDF 120 KB...
15 10 2020 15:43:30
Статья в формате PDF 130 KB...
14 10 2020 6:50:34
Статья в формате PDF 143 KB...
13 10 2020 2:24:44
Статья в формате PDF 274 KB...
12 10 2020 13:27:51
Краниальные брыжеечные лимфатические узлы у новорожденных белой крысы располагаются главным образом вдоль ствола одноименной артерии и отличаются слабо дифференцированной паренхимой. ...
11 10 2020 1:13:33
Статья в формате PDF 302 KB...
09 10 2020 18:49:12
Статья в формате PDF 100 KB...
08 10 2020 17:30:30
Статья в формате PDF 122 KB...
07 10 2020 2:10:15
Статья в формате PDF 135 KB...
06 10 2020 7:23:23
Статья в формате PDF 139 KB...
05 10 2020 23:50:58
Статья в формате PDF 281 KB...
03 10 2020 8:14:43
Построена математическая модель системы управления качеством образования филиала В У За с учетом влияния внешних информационных связей, проведена оценка критерия качества и улучшения внешних связей вследствие внедрения информационной системы. ...
02 10 2020 2:23:51
Статья в формате PDF 119 KB...
01 10 2020 4:16:56
Статья в формате PDF 132 KB...
30 09 2020 15:48:51
Статья в формате PDF 113 KB...
28 09 2020 19:42:57
Статья в формате PDF 119 KB...
27 09 2020 21:17:48
Статья в формате PDF 122 KB...
26 09 2020 21:23:41
Статья в формате PDF 113 KB...
25 09 2020 8:34:17
Статья в формате PDF 125 KB...
24 09 2020 14:13:20
Статья в формате PDF 245 KB...
23 09 2020 9:25:11
Статья в формате PDF 99 KB...
21 09 2020 14:24:47
Статья в формате PDF 312 KB...
20 09 2020 2:43:13
Статья в формате PDF 196 KB...
19 09 2020 6:37:52
Статья в формате PDF 125 KB...
18 09 2020 13:17:15
Статья в формате PDF 223 KB...
17 09 2020 2:53:30
Статья в формате PDF 112 KB...
16 09 2020 3:43:22
Статья в формате PDF 216 KB...
15 09 2020 9:53:25
Статья в формате PDF 92 KB...
14 09 2020 11:48:11
Статья в формате PDF 135 KB...
13 09 2020 0:43:33
Статья в формате PDF 116 KB...
12 09 2020 7:27:56
Статья в формате PDF 119 KB...
11 09 2020 7:30:43
Статья в формате PDF 135 KB...
09 09 2020 12:17:16
Статья в формате PDF 212 KB...
08 09 2020 2:40:24
Статья в формате PDF 123 KB...
07 09 2020 18:20:35
Статья в формате PDF 105 KB...
06 09 2020 12:56:44
Статья в формате PDF 234 KB...
05 09 2020 22:56:33
Изучено влияние высококремнистых природных добавок на качество птицеводческой продукции. Установлено, что включение природных добавок в рацион кур-несушек улучшает прочность скорлупы, что непосредственно ведет к снижению процента боя яиц, повышению инкубационных показателей яиц и увеличению процента вывода цыплят. ...
04 09 2020 5:11:35
Выбрать оптимальный метод введения больных в период реабилитации после черепно-мозговой травмы. Материалы и методы: За 2011 год в Новокуйбышевской центральной городской больницы пролечено 960 пострадавших с черепно-мозговой травмой, из них 780 пострадавших с сотрясением головного мозга. Все пациенты с сотрясением головного мозга, первых семь дней находились на стационарном лечении в условиях травматологического отделения. Под наблюдением врачей нейрохирурга, травматолога, невролога и окулиста, проводилась дегидратационная и симптоматическая терапия. После первой недели стационарного лечения данных пациентов разделили на три равных группы по 260 человек и в дальнейшем их вели по- разному. Результаты: Удовлетворительные результаты лечения получены в первой группе у 252 пациентов (97%), у второй группы 243 пациентов(93%), а в третьей 156 пациентов (60%). Один день дневного стационара в травматологическом отделение в Новокуйбышевской центральной городской больницы Н Ц Г Б стоит 360 рублей, а один день дневного стационара, стоит 190 рублей. Таким образом стоимость лечения пациентов первой группы = (7 + 7)·360 = 5040 рублей, стоимость лечения пациентов второй группы = 7·360 + 7·190 = 2520 + 1330 = 3850 рублей, стоимость лечения пациентов третьей группы = 7·360 = 2520 рублей. Из данных расчетов видно, что пациенты третьей группы, требует меньше расходов, но к сожалению, у них намного хуже результаты лечения. Результаты лечения пациентов первой и второй группы практически одинаковы, а стоимость пациентов второй группы намного меньше. ...
03 09 2020 21:22:26
Статья в формате PDF 286 KB...
02 09 2020 2:47:20
Статья в формате PDF 170 KB...
01 09 2020 8:16:13
Статья в формате PDF 294 KB...
31 08 2020 17:43:17
Статья в формате PDF 124 KB...
29 08 2020 5:38:27
Статья в формате PDF 108 KB...
28 08 2020 9:42:34
Статья в формате PDF 103 KB...
27 08 2020 6:12:54
Статья в формате PDF 99 KB...
26 08 2020 23:23:59
Статья в формате PDF 110 KB...
25 08 2020 21:30:50
Еще:
Обзоры -1 :: Обзоры -2 :: Обзоры -3 :: Обзоры -4 :: Обзоры -5 :: Обзоры -6 :: Обзоры -7 :: Обзоры -8 :: Обзоры -9 :: Обзоры -10 :: Обзоры -11 ::
Последовательность подготовки научной работы может быть такой: