Estudio Paramétrico del Flujo Turbulento de Couette sobre Superficies Onduladas Usando Simulación RANS: Efectos de la Relación de Aspecto, la Pendiente de la Onda y el Número de Reynolds
Autores: Sherikar, Akshay; Disimile, Peter J.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2020
Acceso abierto
Artículo científico
2020
Estudio Paramétrico del Flujo Turbulento de Couette sobre Superficies Onduladas Usando Simulación RANS: Efectos de la Relación de Aspecto, la Pendiente de la Onda y el Número de Reynolds
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Flujo de Couette turbulento
Superficie ondulada
Estudio paramétrico
Número de Reynolds
Modelo de turbulencia
Variables de flujo
Licencia
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Un flujo de Couette turbulento sobre una superficie ondulada está sujeto a un estudio paramétrico detallado en el que se varían de manera independiente tres parámetros: la relación de aspecto, la pendiente de la onda y el número de Reynolds, en un orden de magnitud para investigar su influencia en el flujo. Se utiliza el modelo de turbulencia k-Std con funciones de pared mejoradas para simular todos los casos en el estudio y los resultados se validan contra datos experimentales, así como teorías analíticas relacionadas con el flujo sobre superficies onduladas. Se presentan propiedades de flujo generales como perfiles de velocidad media, tasa de flujo másico, tensión de corte y presión en las paredes, así como características del flujo turbulento como coordenadas de la pared interna, ajuste de ley logarítmica, perfiles de viscosidad de eddy y energía cinética turbulenta a través del dominio, y se discute su corroboración con la literatura existente. Se investiga el efecto de los tres parámetros en las variables de flujo. Se observa que, aunque todas las variables de respuesta del flujo escalan de manera monótona con un cambio progresivo en los parámetros, hay ciertas características del flujo que pueden atribuirse exclusivamente a uno de los tres parámetros. El estudio también discute la influencia de la placa superior, una discusión muy necesaria que parece estar ausente en la mayor parte de la literatura relacionada con el flujo de Couette en canales ondulados.
Descripción
Un flujo de Couette turbulento sobre una superficie ondulada está sujeto a un estudio paramétrico detallado en el que se varían de manera independiente tres parámetros: la relación de aspecto, la pendiente de la onda y el número de Reynolds, en un orden de magnitud para investigar su influencia en el flujo. Se utiliza el modelo de turbulencia k-Std con funciones de pared mejoradas para simular todos los casos en el estudio y los resultados se validan contra datos experimentales, así como teorías analíticas relacionadas con el flujo sobre superficies onduladas. Se presentan propiedades de flujo generales como perfiles de velocidad media, tasa de flujo másico, tensión de corte y presión en las paredes, así como características del flujo turbulento como coordenadas de la pared interna, ajuste de ley logarítmica, perfiles de viscosidad de eddy y energía cinética turbulenta a través del dominio, y se discute su corroboración con la literatura existente. Se investiga el efecto de los tres parámetros en las variables de flujo. Se observa que, aunque todas las variables de respuesta del flujo escalan de manera monótona con un cambio progresivo en los parámetros, hay ciertas características del flujo que pueden atribuirse exclusivamente a uno de los tres parámetros. El estudio también discute la influencia de la placa superior, una discusión muy necesaria que parece estar ausente en la mayor parte de la literatura relacionada con el flujo de Couette en canales ondulados.