湍流射流沖擊壁面換熱的數值模擬研究.pdf

1、本文針對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射流沖擊換熱的模擬準確性，并開展不同工況條件下的沖擊射流換熱特性數值模擬研究。
　　運用RANS數值模擬，采用RNG模型、V2F模型、SST模型和雷諾應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。對圓射流和狹縫射流沖擊換熱、不同射流出口到目標平面的無量綱特征距離H/D的實驗工況進行模型驗證;RANS模擬結果表明V2

2、F模型在模擬射流沖擊平面換熱中有較好的表現，尤其是當H/D較小時，V2F模型能較好的預測努賽爾數的第二峰值位置。射流沖擊凸曲面換熱時，V2F模型依然能夠較好地模擬凸曲面的努賽爾數，尤其是能夠較好地給出二次峰值的位置。基于V2F湍流模型計算研究了卷吸作用對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算的努賽爾數和射流有效度隨射流和環(huán)境的溫差以及雷諾數的變化，并研究了取不同定性溫度對計算結果的影響。計算結果表明，高溫差下定性溫度

3、取為射流溫度時，基于絕熱壁面溫度計算的努賽爾數與射流和環(huán)境之間的溫差近似無關，有效度也與雷諾數無關，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，依據射流和環(huán)境溫度相同時的換熱工況得到射流和環(huán)境溫度不同時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行了大渦模擬，兩種射流條件下的總空氣流量相同。結果表明:射流剪切層的不穩(wěn)定性導致剪切層附近形成大的擬序結構，