湍流射流沖擊壁面換熱的數(shù)值模擬研究.pdf

1、本文針對(duì)工程中常用的沖擊射流換熱，分別開展了雷諾平均RANS模擬以及大渦模擬研究，研究了不同湍流模型對(duì)射流沖擊換熱的模擬準(zhǔn)確性，并開展不同工況條件下的沖擊射流換熱特性數(shù)值模擬研究。
　　運(yùn)用RANS數(shù)值模擬，采用RNG模型、V2F模型、SST模型和雷諾應(yīng)力模型分別開展了射流沖擊平面換熱、射流沖擊凸曲面換熱的研究。對(duì)圓射流和狹縫射流沖擊換熱、不同射流出口到目標(biāo)平面的無量綱特征距離H/D的實(shí)驗(yàn)工況進(jìn)行模型驗(yàn)證;RANS模擬結(jié)果表明V2

2、F模型在模擬射流沖擊平面換熱中有較好的表現(xiàn)，尤其是當(dāng)H/D較小時(shí)，V2F模型能較好的預(yù)測(cè)努賽爾數(shù)的第二峰值位置。射流沖擊凸曲面換熱時(shí)，V2F模型依然能夠較好地模擬凸曲面的努賽爾數(shù)，尤其是能夠較好地給出二次峰值的位置?；赩2F湍流模型計(jì)算研究了卷吸作用對(duì)高溫差下圓管沖擊射流換熱的影響，分析了基于絕熱壁面溫度計(jì)算的努賽爾數(shù)和射流有效度隨射流和環(huán)境的溫差以及雷諾數(shù)的變化，并研究了取不同定性溫度對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響。計(jì)算結(jié)果表明，高溫差下定性溫度

3、取為射流溫度時(shí)，基于絕熱壁面溫度計(jì)算的努賽爾數(shù)與射流和環(huán)境之間的溫差近似無關(guān)，有效度也與雷諾數(shù)無關(guān)，但有效度隨射流和環(huán)境的溫差變化較大。因此，在溫差較低時(shí)，依據(jù)射流和環(huán)境溫度相同時(shí)的換熱工況得到射流和環(huán)境溫度不同時(shí)的換熱工況是可行的，但溫差越大，由該方法帶來的誤差也越大。
　　本文開展了方波周期性射流和連續(xù)射流沖擊平面換熱進(jìn)行了大渦模擬，兩種射流條件下的總空氣流量相同。結(jié)果表明:射流剪切層的不穩(wěn)定性導(dǎo)致剪切層附近形成大的擬序結(jié)構(gòu)，