Simulación numérica del flujo de Taylor-Couette-Poiseuille a Re = 10,000
Autores: Gavrilov, Andrey; Ignatenko, Yaroslav
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Simulación numérica del flujo de Taylor-Couette-Poiseuille a Re = 10,000
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Flujo turbulento
Simulación de grandes remolinos
Rotación
Estadísticas de turbulencia
Estructura de vórtice
Pérdida de presión
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Se estudia un flujo turbulento completamente desarrollado en un anillo concéntrico, Re = 10,000, ri/ro = 0.5, con un cilindro interno rotatorio en el rango de velocidad N = U/Ub = 0÷4, a través de una simulación de grandes remolinos. Además, para comparación, se realizaron simulaciones mediante RANS k- SST en estado estacionario, no estacionario (URANS) y el Modelo de Mezcla Elíptica (EBM). El enfoque principal de este estudio es el efecto de la alta rotación en el flujo medio, las estadísticas de turbulencia y la estructura de vórtices. La distribución de la velocidad tangencial y el tensor de esfuerzo de Reynolds cambian su comportamiento a N > 0.51. A medida que aumenta la rotación, la producción de fluctuaciones tangenciales se vuelve dominante sobre las axiales y la posición del máximo de energía cinética turbulenta se desplaza hacia la pared en la zona de amortiguamiento. Los enfoques URANS y EBM muestran un buen acuerdo con LES en el flujo medio, las estadísticas turbulentas y los parámetros integrales. La diferencia en la predicción de la pérdida de presión entre LES y URANS no excede el 20%, pero la diferencia promedio es de aproximadamente el 11%. El enfoque EBM subestima las pérdidas de presión hasta un 9% y en promedio no más del 5%. Las estructuras de vórtices son bien descritas por URANS.
Descripción
Se estudia un flujo turbulento completamente desarrollado en un anillo concéntrico, Re = 10,000, ri/ro = 0.5, con un cilindro interno rotatorio en el rango de velocidad N = U/Ub = 0÷4, a través de una simulación de grandes remolinos. Además, para comparación, se realizaron simulaciones mediante RANS k- SST en estado estacionario, no estacionario (URANS) y el Modelo de Mezcla Elíptica (EBM). El enfoque principal de este estudio es el efecto de la alta rotación en el flujo medio, las estadísticas de turbulencia y la estructura de vórtices. La distribución de la velocidad tangencial y el tensor de esfuerzo de Reynolds cambian su comportamiento a N > 0.51. A medida que aumenta la rotación, la producción de fluctuaciones tangenciales se vuelve dominante sobre las axiales y la posición del máximo de energía cinética turbulenta se desplaza hacia la pared en la zona de amortiguamiento. Los enfoques URANS y EBM muestran un buen acuerdo con LES en el flujo medio, las estadísticas turbulentas y los parámetros integrales. La diferencia en la predicción de la pérdida de presión entre LES y URANS no excede el 20%, pero la diferencia promedio es de aproximadamente el 11%. El enfoque EBM subestima las pérdidas de presión hasta un 9% y en promedio no más del 5%. Las estructuras de vórtices son bien descritas por URANS.