展向旋转湍流槽道流

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本例使用“湍流,椭圆混合 R-ε”接口,分析展向旋转槽道内的充分发展湍流。在中等旋转速率下,由于科里奥利力对湍流的影响,流动变量的分布呈现出明显的偏斜特征。结果显示,槽道在旋转(稳定)侧与反旋(不稳定)侧之间存在不对称性。不稳定侧的速度梯度更大,对应壁面处的湍流水平和摩擦速度更高;与此同时,速度的最大峰值会向稳定侧偏移。在较高旋转速率下,流动开始出现再层流化趋势;当旋转速率足够高时,流动分布趋近于对称的泊肃叶流型。

具有突扩结构的槽道流中会形成两个主要回流区(各伴随一个反向旋转的次级回流涡)。适当的槽道结构旋转能够缩短不稳定侧涡结构的长度,同时增加稳定侧涡结构的长度。

“椭圆混合 R-ε”湍流模型能够准确捕捉旋转槽道流中大部分特征的旋转速率相关性,尤其是不稳定侧的流动特性。对于含突扩结构的旋转槽道流,本模型同样能够正确描述不稳定侧的关键现象,如摩擦速度峰值和回流区长度;对稳定侧回流区长度的预测略有偏高,但仍具有较好的工程参考价值。

案例中展示的此类问题通常可通过以下产品建模: