کد مقاله کد نشریه سال انتشار مقاله انگلیسی نسخه تمام متن
7156938 1462694 2015 19 صفحه PDF دانلود رایگان
عنوان انگلیسی مقاله ISI
Direct numerical simulation of turbulent flow over a rough surface based on a surface scan
ترجمه فارسی عنوان
شبیه سازی مستقیم عددی جریان آشفته در یک سطح خشن بر اساس یک اسکن سطح
کلمات کلیدی
جریان کانال آشفته از دیواره، شبیه سازی مستقیم عددی، توپوگرافی سطحی،
ترجمه چکیده
سطوح خشن مهندسی معمولی تنها محدودیت مشابهی با سطوح خشن شده مصنوعی ساخته شده است که اساس بیشتر تحقیقات بنیادی گذشته در مورد جریان آشفته در دیوارهای خشن بوده است. در این مقاله جریان ناگهانی سطح خشن بر اساس یک اسکن یک سطح گرافیت خشن که به عنوان یک نمونه معمول برای سطح سطحی نامنظم که در برنامه های مهندسی کاربرد دارد، مورد بررسی قرار می گیرد. نقشه اسکن شده از ارتفاع سطح در مقایسه با مختصات جانبی در فضای فوریه فیلتر برای حذف ویژگی های در مقیاس بسیار کوچک و ایجاد یک نمایش منظم مختصات متغیر از سطح است. سطح به عنوان یک مرز بدون لغزش در شبیه سازی عددی مستقیم جریان جریان آشفته استفاده می شود. برای حل و فصل مرز نامنظم، یک روش مرزی تعبیه شده تکراری استفاده می شود. اثرات فیلتر کردن سطح بر جریان جریان آشفته توسط مطالعه یک سری از سطوح با کاهش سطح فیلتر بررسی می شود. متوسط ​​جریان، تنش رینولدز و پروفیل تنش پراکنده، هنگامی که یک مقدار کافی از حالتهای فوریه حفظ می شود، توافق خوبی را نشان می دهد. با این وجود، اگر بیشترین ویژگی های سطح حل شوند، تفاوت های قابل توجهی مشاهده می شوند. سطوح به شدت فیلتر شده باعث افزایش سرعت متوسط ​​جریان و تغییرات بیشتر سرعت جریان در لایه زبری می شود در مقایسه با سطوح ضعیف فیلتر شده. در مقابل، برای سطوح ضعیف فیلتر شده میانگین جریان بیش از بیشتر قسمت پایین زیرشیله زبری معکوس می شود و سطوح بالاتر تنش برشی پراکنده پیدا می شود.
موضوعات مرتبط
مهندسی و علوم پایه سایر رشته های مهندسی مکانیک محاسباتی
پیش نمایش مقاله
شبیه سازی مستقیم عددی جریان آشفته در یک سطح خشن بر اساس یک اسکن سطح
چکیده انگلیسی
Typical engineering rough surfaces show only limited resemblance to the artificially constructed rough surfaces that have been the basis of most previous fundamental research on turbulent flow over rough walls. In this article flow past an irregular rough surface is investigated, based on a scan of a rough graphite surface that serves as a typical example for an irregular rough surface found in engineering applications. The scanned map of surface height versus lateral coordinates is filtered in Fourier space to remove features on very small scales and to create a smoothly varying periodic representation of the surface. The surface is used as a no-slip boundary in direct numerical simulations of turbulent channel flow. For the resolution of the irregular boundary an iterative embedded boundary method is employed. The effects of the surface filtering on the turbulent flow are investigated by studying a series of surfaces with decreasing level of filtering. Mean flow, Reynolds stress and dispersive stress profiles show good agreement once a sufficiently large number of Fourier modes are retained. However, significant differences are observed if only the largest surface features are resolved. Strongly filtered surfaces give rise to a higher mean-flow velocity and to a higher variation of the streamwise velocity in the roughness layer compared with weakly filtered surfaces. In contrast, for the weakly filtered surfaces the mean flow is reversed over most of the lower part of the roughness sublayer and higher levels of dispersive shear stress are found.
ناشر
Database: Elsevier - ScienceDirect (ساینس دایرکت)
Journal: Computers & Fluids - Volume 116, 15 August 2015, Pages 129-147
نویسندگان
, , ,