旋轉矩形通道內湍流流動與換熱的直接數值模擬

馬良棟　李增耀　陶文銓

旋轉通道內的湍流流動與換熱現象廣泛存在于實際工程領域中，如渦輪葉片內冷卻通道，受限通道內流體的流動，在旋轉系統下會受到科氏力和離心力的影響，旋轉效應不僅改變流體的平均運動，同時也改變湍流的強度和脈動結構，因此，深入研究旋轉系統下科氏力和離心力對湍流流動影響的物理機制，是旋轉湍流研究的重要方向，同時有利于指導渦輪葉片的設計等工程實際應用，對于平板通道的流向和展向旋轉，許多研究者做了大量的數值模擬和試驗研究，對于旋轉矩形通道內的湍流流動與換熱特性的研究還不多見，Pallares和Davidson采用大渦模擬的方法進行了數值模擬研究，本文采用直接數值模擬的方法研究旋轉效應對矩形通道的湍流流動和換熱影響，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，為旋轉湍流大渦模擬亞格子模型的選擇與構建提供理論數據。