弯管内流场的数值模拟及方法分析

摘要

以180°圆形弯管为例，对弯管内流场的数值模拟方法进行了研究。分别采用k-ε模型，RNG k-ε模型和雷诺应力模型对弯管内流场进行计算，并将计算结果与试验测量结果进行了对比。结果表明：弯管内流体旋转产生的离心力导致了压力分布的变化，使得弯管内流体产生较强的涡流。在近内壁区中间位置，3种模型的计算结果与实验测量基本一致；在上半部分的1／2处，雷诺应力模型与标准k-8模型的精度较高；在中心区，3种模型的计算结果与实验测量接近一致，但在弯管的进出口区域，雷诺应力模型的计算精度较高。近外壁区，3种模型的计算结果均反映了主流切向速度的变化趋势，但以雷诺应力模型计算精度最高。3种模型均反映了180°圆形弯管流场的主流切向速度的基本特征，但在一些速度变化较大，流场具有各向异性的局部区域，雷诺应力模型具有较高的预测精度，而标准k-ε模型与RNG k-ε模型存在着一定的局限性。