Алгебраические модели турбулентности для некоторых канонических пристенных течений

• Автор: Лабусов, Алексей Николаевич
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 135 с. : ил.

Оглавление
Условные обозначения
Введение
0.1 Об основных подходах к моделированию турбулентных
пристенных течений
0.2 О структуре турбулентных пограничных слоев
0.3 Цели работы. Базовые модели
0.4 Краткое содержание работы
1 Алгебраическая модель переходного пограничного слоя на плоской пластине
1.1 Введение
1.2 Модификация модели ПЛК-3 для переходного пограничного слоя
1.3 Тестирование модели
1.4 Выводы
2 Алгебраические модели переходного и турбулентного пограничного слоя на плоской пластине для течений сжимаемого газа с теплообменом
2.1 Введение
2.2 Уравнения сжимаемого турбулентного пограничного слоя
на плоской пластине
2.2.1 Вычисление коэффициентов молекулярного переноса для воздуха
2.3 Модификация моделей ПЛК-3 и ГЛС для сжимаемых течений

2.4 Тестирование модифицированных моделей ГЛС и ПЛК
для случая сжимаемого течения
2.4.1 Теплоизолированная стенка, Тт/ТаУ1
2.4.2 Теплопроводная стенка, = 0
2.5 Тестирование модели переходного пограничного слоя для
случая сжимаемого течения
2.6 Выводы
3 Алгебраическая модель турбулентного пограничного слоя на выпуклой криволинейной поверхности
3.1 Введение
3.2 Уравнения пограничного слоя на криволинейной поверхности
3.3 Модель турбулентности
3.3.1 Баланс сил в пограничном слое на криволинейной поверхности
3.3.2 Формулировка модели
3.4 Тестирование модели
3.5 Замечания о законе стенки
3.6 Выводы
Заключение
Список литературы

Условные обозначения
х, у, г- оси координат;
гг, V, ги- проекции вектора полной скорости на оси координат; 11р- скорость потенциального потока;
скорость потенциального потока на стенке; р- давление; р- плотность;
Т- температура;
Я- газовая постоянная;
Яш- радиус кривизны поверхности;
Ме— число Маха внешнего потока; г- коэффициент восстановления;
ср~ удельная теплоемкость газа при постоянном давлении; р- динамическая вязкость;
V- кинематическая вязкость;
Л- коэффициент теплопроводности;
/г- энтальпия;
С}- коэффициент трения; т- напряжение трения; у*- скорость трения;
Ъ8С- масштаб скорости;
I- линейный масштаб; д- тепловой поток;

На рис. 1.8 (а) приведены профили турбулентной вязкости в различных сечениях пограничного слоя, полученные для условий опыта Шубауэра и Клебанова [40]. Номера кривых (1-6) на данном рисунке соответствуют номерам сечений с координатами х = 1,6м, 1,75м, 1,91м, 2,06м, 2,29м и 2,44м; сечение 7 находится в области развитого турбулентного пограничного слоя. Для идентификации данных рис. 1.5 и 1.8 заметим, что сечению 2 соответствует вторая слева опытная точка на рис. 1.5. Из рис. 1.8(а) видно, что по мере уменьшения числа Де** от Де|? до Де!(* наряду с уменьшением уровня турбулентной вязкости сокращается относительная протяженность внутренней области. Для верхних двух кривых 6 и 7, соответствующих режиму развитого турбулентного течения, относительная толщина внутренней области составляет около 20% толщины всего слоя- ут/5 ~ 0.20; для нижней кривой 2- Ут/& ~ 0.06.
На рис. 1.8 (б) представлены профили скоростей в переменных закона стенки (<р, у) для условий опыта Шубауэра и Клебанова. Здесь так же, как и на рис. 1.8 (а), номера соответствуют номерам сечений в работе [40], сечению 1, в частности, соответствует профиль скоростей Блазиуса. Можно видеть, что в сечениях 2 и 3 логарифмический участок профиля скоростей еще не сформировался и лишь вниз по потоку этот участок образуется, а его протяженность по мере роста числа Де** увеличивается. Сравнивая приведенные на рис. 1.8(6) результаты с опытными данными [33] рис. 1.4, можно заключить, что предложенная модель адекватно описывает процесс формирования элементов структуры внутренней области на переходе- от профиля Блазиуса до логарифмического профиля скоростей.
На рис. 1.9 (а) приведена зависимость относительной толщины внутренней области Ут/&* от числа Де** при различных уровнях турбулентности во внешнем потоке е. Кривым 1, 2, 3, 4, 5 и 6 соответствуют значения £ = 0.01%, 0.5%, 1.0%, 2.0%, 5.0% и 8.0%. Видно, что по мере роста параметра £ диапазон чисел Де**, в котором осуществляется формирование внутренней области с характерными для нее элементами (вязкий подслой, переходная область, логарифмический участок), быстро сужается: от ДДе** = 1600 при £ = 0.01% до ДДе** = 160 при £ = 8.0%. Отмеченное обстоятельство находится в полном соответствии