Особенности ламинарно-турбулентного перехода за препятствием в канале
Keywords:
ламинарно-турбулентный переход, поперечный выступ, канал прямоугольного поперечного сечения, визуализация течения, прямое численное моделирование, крупномасштабные вихревые структурыAbstract
Представлены результаты лабораторных исследований трехмерного отрывного течения вязкой жидкости за поперечным полуцилиндрическим выступом в прямоугольном канале на ламинарном и переходном к турбулентному режимах течения. Экспериментальные исследования дополнены результатами прямого численного моделирования рассматриваемого течения, достоверность которых подтверждается сопоставлением с данными визуализации и PIV-измерений скорости потока и завихренности за выступом. Было показано, что ламинарно – турбулентный переход при отрыве потока за препятствиями в каналах имеет особенности, связанные с неустойчивостью течения в направлении трансверсальной координаты. Для выявления этих особенностей в рамках настоящей работы выполнены детальные визуальные исследования структуры течения за полуцилиндрическим выступом в канале на последовательных этапах перехода к турбулентности. Получены данные о динамике структуры течения, эволюции крупномасштабных вихревых структур в следе за препятствием, зарождении и развитии пульсаций скорости и давления при ламинарно – турбулентном переходе.
Downloads
References
Довгаль А.В., Сорокин А.М. Экспериментальное моделирование периодического вихреобразования при отрыве течения за уступом поверхности // Теплофизика и аэромеханика.- 2002. - Т. 9. - № 2. - С.193 - 200.
Диковская И.Д., Довгаль А.В., Сорокин А.М. Переход к турбулентности и образование регулярных вихрей в зоне отрыва пограничного слоя // Теплофизика и аэромеханика. - 1999. - T. 6. - № 1. - С. 27 - 36.
Молочников В.М., Михеев Н.И., Паерелий А.А., Хайрнасов К.Р. Отрыв потока за выступом в канале при ламинарном режиме течения // Теплофизика и аэромеханика. - 2008. - Т.15. - №4. - С. 611 - 621.
Душина О.А., Молочников В.М., Паерелий А.А. и др. Структура потока за выступом в канале в условиях ламинарно-турбулентного перехода // Теплофизика и аэромеханика. 2010.- Т.17, №3. - С. 349 - 361.
Dushina O.A., Mikheev N.I., Molochnikov V.M., Paereliy A.A. Generation of large-scale vortical structures in a separated flow behind a rib in transition to turbulence // J. Flow Visualization & Image Processing. - 2011. 18(4). - P. 275 - 290.
Kitoh A., Sugawara K., Yoshikawa H., Ota T. Expansion Ratio Effects on Three-Dimensional Separated Flow and Heat Transfer Around Backward-Facing Steps // J. Heat Transfer. 2007. - Vol. 129. - Р. 1141 - 1155.
Abdalla I.E., Yang Z., Cook M. Computational analysis and flow structure of a transitional separated-reattached flow over a surface mounted obstacle and a forward-facing step // Int.J. Comp. Fluid Dyn. - 2009. - Vol. 23. - N 1. - P. 25 - 57.
Iwai H., Nakabe K., Suzuki K. Flow and heat transfer characteristics of backward-facing step laminar flow in a rectangular duct // Int.J. Heat Mass Transfer. - 2000. - N 43. - P. 457 - 471.
Nie J.H., Armaly B.F. Reattachment of threedimensional flow adjacent to backward-facing step // Trans. ASME. - 2003. - Vol. 125. - P. 422 - 428.
Rani H.P., Sheu T.W.H., Tsai E.S.F. Eddy structures in a transitional backward-facing step flow // J. Fluid Mech. - 2007. - Vol. 588. - P. 43 - 58.
