Simulación numérica de un modo de flujo cuasi-conmutante periódico alrededor de un dimple cónico con un ángulo de inclinación de 10 grados en la pared de un canal estrecho utilizando URANS
Autores: Isaev, Sergey; Nikushchenko, Dmitry; Sudakov, Alexandr; Tryaskin, Nikita; Egorova, Ann; Iunakov, Leonid; Usachov, Alexandr; Kharchenko, Valery
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Simulación numérica de un modo de flujo cuasi-conmutante periódico alrededor de un dimple cónico con un ángulo de inclinación de 10 grados en la pared de un canal estrecho utilizando URANS
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Solución
URANS
Generación de vórtices
Transferencia de calor
Dimple cónico
Régimen turbulento
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Se fundamenta la aplicabilidad de la solución de las ecuaciones de Navier-Stokes promediadas por Reynolds no estacionarias (URANS) para la simulación numérica del régimen cuasi-conmutante periódico de generación de vórtices y transferencia de calor en un dimple cónico profundo con un ángulo de inclinación de 10 en la pared de un canal estrecho. Para calcular el régimen turbulento, se utiliza el modelo de transferencia de esfuerzo cortante de Menter 2003, modificado teniendo en cuenta la influencia de la curvatura de las líneas de corriente dentro del marco del enfoque de Rodi-Leshziner-Isaev. Con un número de Reynolds Re=104, el período de oscilación de las fuerzas transversales Rz y longitudinales Rx, así como la transferencia total de calor Numm a la sección de control de la pared del canal calentado con un dimple, se establece igual a 60, lo que corresponde al número de Strouhal St=0.0167. La visualización por computadora de los flujos de chorro-vórtice en remolino demuestra fuentes de tipo foco en las caras laterales del dimple. En el modo de auto-oscilación, se forma un sistema de vórtices de dos celdas con diferentes intensidades en el período de oscilación Rz. Se registran cambios periódicos en la fricción, números de Nusselt y temperatura en las secciones medianas longitudinales y transversales del dimple, que reflejan las oscilaciones de la estructura del vórtice de izquierda a derecha y de derecha a izquierda. Se muestra la formación de un chorro en abanico que oscila en relación con el plano de simetría longitudinal, causando una redistribución de las cargas de potencia y térmicas.
Descripción
Se fundamenta la aplicabilidad de la solución de las ecuaciones de Navier-Stokes promediadas por Reynolds no estacionarias (URANS) para la simulación numérica del régimen cuasi-conmutante periódico de generación de vórtices y transferencia de calor en un dimple cónico profundo con un ángulo de inclinación de 10 en la pared de un canal estrecho. Para calcular el régimen turbulento, se utiliza el modelo de transferencia de esfuerzo cortante de Menter 2003, modificado teniendo en cuenta la influencia de la curvatura de las líneas de corriente dentro del marco del enfoque de Rodi-Leshziner-Isaev. Con un número de Reynolds Re=104, el período de oscilación de las fuerzas transversales Rz y longitudinales Rx, así como la transferencia total de calor Numm a la sección de control de la pared del canal calentado con un dimple, se establece igual a 60, lo que corresponde al número de Strouhal St=0.0167. La visualización por computadora de los flujos de chorro-vórtice en remolino demuestra fuentes de tipo foco en las caras laterales del dimple. En el modo de auto-oscilación, se forma un sistema de vórtices de dos celdas con diferentes intensidades en el período de oscilación Rz. Se registran cambios periódicos en la fricción, números de Nusselt y temperatura en las secciones medianas longitudinales y transversales del dimple, que reflejan las oscilaciones de la estructura del vórtice de izquierda a derecha y de derecha a izquierda. Se muestra la formación de un chorro en abanico que oscila en relación con el plano de simetría longitudinal, causando una redistribución de las cargas de potencia y térmicas.