Численное исследование ламинарно-турбулентного перехода в канале с переменным сечением при малых числах Pейнольдса

Автор: Владимир Викторович Трифонов

Соавторы: А.И. Решмин, С.Х. Тепловодский

Организация: НИИ Механики МГУ

В работе исследовалось явление ламинарно-турбулентного пере-хода в диффузоре в зависимости от угла раскрытия и степени расшире-ния канала (отношения входного диаметра диффузора к выходному). При расчете использовалась трехпараметрическая модель сдвиговой турбулентности [1]. Расчеты проводились, при числах Рейнольдса на входе в канал от 100 до 4000. На вход в диффузор подавалось, либо развитое турбулентное течение, либо течение с равномерным профилем скорости и с разной энергией турбулентности. Угол раскрытия варьи-ровался от 0.01° до 4°, при этом течение в канале происходило, при по-ложительном, отрицательном или нулевом продольном градиенте дав-ления. Полученные при расчете характеристики течения на выходе диффузора и различных сечениях вдоль диффузора сравнивались с экс-периментальными данными [2]. При заданном угле раскрытия и степени расширения, течение в диффузоре зависит только от локального числа Рейнольдса и не зависит от условий на входе, пока эти условия доста-точны для формирования турбулентного течения. Было показано, что при увеличении длины диффузора турбулентное течение затухает и плавно переходит в ламинарное.

Получены зависимости критического числа Рейнольдса от угла раскрытия для диффузоров с разной степенью расширения 1.65, 2.5, 3.4 и 6.8  (обозначение индексов: 1 - вход в диффузор, 2 - выход из диффузора). При угле раскрытия 0.01°, что очень близко к прямой круг-лой трубе, критическое число Рейнольдса для заданных степеней рас-ширения лежит в диапазоне от ~900 до ~1000. Также получены зависи-мости рис. б критического числа Рейнольдса от угла раскрытия со сте-пенью расширения канала 3.4 и разной энергией турбулентности на входе в диффузор.