旋轉(zhuǎn)矩形通道內(nèi)湍流流動(dòng)與換熱的直接數(shù)值模擬

馬良棟　李增耀　陶文銓

旋轉(zhuǎn)通道內(nèi)的湍流流動(dòng)與換熱現(xiàn)象廣泛存在于實(shí)際工程領(lǐng)域中，如渦輪葉片內(nèi)冷卻通道，受限通道內(nèi)流體的流動(dòng)，在旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)下會(huì)受到科氏力和離心力的影響，旋轉(zhuǎn)效應(yīng)不僅改變流體的平均運(yùn)動(dòng)，同時(shí)也改變湍流的強(qiáng)度和脈動(dòng)結(jié)構(gòu)，因此，深入研究旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)下科氏力和離心力對(duì)湍流流動(dòng)影響的物理機(jī)制，是旋轉(zhuǎn)湍流研究的重要方向，同時(shí)有利于指導(dǎo)渦輪葉片的設(shè)計(jì)等工程實(shí)際應(yīng)用，對(duì)于平板通道的流向和展向旋轉(zhuǎn)，許多研究者做了大量的數(shù)值模擬和試驗(yàn)研究，對(duì)于旋轉(zhuǎn)矩形通道內(nèi)的湍流流動(dòng)與換熱特性的研究還不多見(jiàn)，Pallares和Davidson采用大渦模擬的方法進(jìn)行了數(shù)值模擬研究，本文采用直接數(shù)值模擬的方法研究旋轉(zhuǎn)效應(yīng)對(duì)矩形通道的湍流流動(dòng)和換熱影響，目的在于研究在科氏力和離心力作用下，管道截面平均速度和溫度的變化，為旋轉(zhuǎn)湍流大渦模擬亞格子模型的選擇與構(gòu)建提供理論數(shù)據(jù)。