Прямое численное моделирование турбулентных течений степенных жидкостей в круглой трубе
А.А. Гаврилов1, В.Я. Рудяк2
1Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН, Новосибирск
2Новосибирский государственный архитектурно-строительный университет, Новосибирск
valery.rudyak@mail.ru
Ключевые слова: неньютоновские жидкости, степенные жидкости, турбулентные течения, прямое численное моделирование, течение в круглой трубе, анизотропия турбулентности, пульсации вязкости
Страницы: 489-503
Аннотация
В работе представлены результаты прямого численного моделирования турбулентных течений степенных жидкостей в круглой трубе. Выполнены две серии расчетов течений степенного флюида для обобщенных чисел Рейнольдса 10000 и 20000. Расчеты проведены для пяти индексов жидкости от 0,4 до 1. Получены данные о распределениях компонент тензора турбулентных напряжений, осредненной вязкости, пульсаций вязкости и анизотропии турбулентности. Предсказанный численно эффект падения сопротивления для степенных жидкостей хорошо согласуется с экспериментальной корреляцией. Турбулентное течение неньютоновских степенных жидкостей демонстрирует бóльшую анизотропию тензора рейнольдсовых напряжений по сравнению с ньютоновской средой. С уменьшением индекса жидкости степень анизотропии растет. Увеличивающаяся от стенки к центру течения вязкость приводит к демпфированию распространения пульсаций от области их генерации вглубь течения. Наблюдается подавление механизма переноса энергии от аксиальных пульсаций к поперечным, что приводит к доминированию пульсаций в направлении течения.
|
