具多重肋條旋转方形管道流场之大涡数值模拟

摘要

本文采用大涡数值模拟的方法,计算具多重肋條之方形管道流场,并探讨静止与旋转状态下流场特性的差异.守恒变数求解乃以可压缩Navier-Stokes方程组,所采数值算则为MacCormack与修正型Godunov算则,其空间精度为二阶准度,搭配之次尺度紊流模式为Smagorinsky模式,时间精度则为一阶准度.旋转管道迎风与背风面内壁安排有攻角为90°之并列肋條,其肋條间距与高度比为10,肋條高度与管道水力直径为0.17,以水力直径与管道截面平均速度所计算之管道雷诺数固定为1×10<'5>,旋转管道之旋转数分别为为0.05与0.15.文中针对公开文献中数值计算学者假设旋转管流即距内之流场具空间週期全展之特性予以检视,结果发现在模拟实际涡输葉片装设9对肋條下,当旋转数为0.05时第七节距与第八节距内之流场具有週期全展之特性(最大差异在10﹪以内),旋转数提升到0.15时流场则不具有週期全展之特性.本文并就旋转效应对于主流场及二次流发展的影响进行探讨.