Razvoj novog naponskog modela turbulentnih napona za predviđanje procesa prelaženja toplote pri udaru mlaza u ravnu zagrejanu ploču
Development of a new near-wall reynolds stress turbulence model for jet impingement heat transfer prediction
Apstrakt
U ovom radu je predstavljen nov naponski model (model drugog reda) turbulentnih napona. Ovaj novi naponski model nastao je pretvaranjem "standardnog" IP (high-Reynolds) naponskog modela u odgovarajući naponski model kojim je moguće vršiti proračune i u oblastima strujanja sa malim vrednostima Rejnoldsovog turbulentnog broja (low-Reynolds model), kao i sa popravkom tog modela u vidu dopunskog člana nagle preraspodele turbulentnih napona usled prisustva zida *R II, w τ, ij. Pretvaranje IP modela iz njegove high-Reynolds u njegovu low-Reynolds verziju, izvršeno je uključivanjem prethodno zanemarenog uticaja molekularne difuzije na procese prenošenja, tj. sa uvođenjem odgovarajućih članova i funkcija u jednačinu "prenošenja" Rejnolsovih napona i jednačinu "prenošenja" disipacije turbulentne kinetičke energije. Novi, dopunski član nagle preraspodele turbulentnih napona usled prisustva zida *R II, w τ, ij, koji je modeliran u skladu sa realnom fizičkom situacijom, obuhvatio je netipičan tako...zvani efekat eha pritiska, tj. netipičan proces preraspodele turbulentnih napona koji se javlja u strujnom polju pri udaru mlaza o ploču u blizini zaustavne tačke. Nasuprot "standardnim" linearnim dvojednačinskim modelima turbulentnih napona, predloženi naponski model daje kvalitativno bolja predviđanja polja kinetičke energije turbulencije i značajno bolja predviđanja lokalnih vrednosti Nuselovog broja. U poređenju sa "standardnim" high-Reynolds naponskim modelima, predloženi model pokazuje značajno bolja predviđanja turbulentnih napona u zaustavnoj zoni udara mlaza, nešto bolja predviđanja polja osrednjenih brzina, a i omogućava predviđanje lokanih vrednosti Nuseltovog broja.
The newly proposed Reynolds-stress turbulence model (second moment closure) was created by transforming the "standard" high-Reynolds Isotropisation-of-Production turbulence model into its low-Reynolds version and by introducing a new additional wall-reflection term, *R II, w τ, ij Transformation from high- to low-Reynolds turbulence model was carried out by including the previously neglected influence of molecular diffusion i.e. by introducing the appropriate terms and functions into Reynolds stress and turbulent dissipation rate transport equation. The new additional "rapid" wall-reflection term *R II, w τ, ij, that was modeled in accordance to the real physical situation, encompassed the "atypical" so-called pressure-echo effect, i.e. the "atypical" redistribution of turbulent stress in the vicinity of the stagnation point of an impinging jet. In contrast to "standard" linear near-wall two-equation turbulence models, the newly proposed Reynolds-stress turbulence model gives essential...ly better predictions of turbulent kinetic energy field and considerably better predictions of local Nusselt number. Compared with the "standard" high Reynolds turbulence stress models, the proposed turbulence model demonstrates considerably better prediction of turbulent stress field in the vicinity of impinging jet stagnation point, slightly better prediction of mean velocity field, and also enables prediction of local Nusselt number.
Ključne reči:
redistribution of turbulent stress / low-Reynolds-stress turbulence model / local nusselt number / impinging jetIzvor:
FME Transactions, 2004, 32, 2, 69-76Izdavač:
- Univerzitet u Beogradu - Mašinski fakultet, Beograd
Kolekcije
Institucija/grupa
Mašinski fakultetTY - JOUR AU - Banjac, Miloš AU - Vasiljević, Bogosav M. PY - 2004 UR - https://machinery.mas.bg.ac.rs/handle/123456789/410 AB - U ovom radu je predstavljen nov naponski model (model drugog reda) turbulentnih napona. Ovaj novi naponski model nastao je pretvaranjem "standardnog" IP (high-Reynolds) naponskog modela u odgovarajući naponski model kojim je moguće vršiti proračune i u oblastima strujanja sa malim vrednostima Rejnoldsovog turbulentnog broja (low-Reynolds model), kao i sa popravkom tog modela u vidu dopunskog člana nagle preraspodele turbulentnih napona usled prisustva zida *R II, w τ, ij. Pretvaranje IP modela iz njegove high-Reynolds u njegovu low-Reynolds verziju, izvršeno je uključivanjem prethodno zanemarenog uticaja molekularne difuzije na procese prenošenja, tj. sa uvođenjem odgovarajućih članova i funkcija u jednačinu "prenošenja" Rejnolsovih napona i jednačinu "prenošenja" disipacije turbulentne kinetičke energije. Novi, dopunski član nagle preraspodele turbulentnih napona usled prisustva zida *R II, w τ, ij, koji je modeliran u skladu sa realnom fizičkom situacijom, obuhvatio je netipičan takozvani efekat eha pritiska, tj. netipičan proces preraspodele turbulentnih napona koji se javlja u strujnom polju pri udaru mlaza o ploču u blizini zaustavne tačke. Nasuprot "standardnim" linearnim dvojednačinskim modelima turbulentnih napona, predloženi naponski model daje kvalitativno bolja predviđanja polja kinetičke energije turbulencije i značajno bolja predviđanja lokalnih vrednosti Nuselovog broja. U poređenju sa "standardnim" high-Reynolds naponskim modelima, predloženi model pokazuje značajno bolja predviđanja turbulentnih napona u zaustavnoj zoni udara mlaza, nešto bolja predviđanja polja osrednjenih brzina, a i omogućava predviđanje lokanih vrednosti Nuseltovog broja. AB - The newly proposed Reynolds-stress turbulence model (second moment closure) was created by transforming the "standard" high-Reynolds Isotropisation-of-Production turbulence model into its low-Reynolds version and by introducing a new additional wall-reflection term, *R II, w τ, ij Transformation from high- to low-Reynolds turbulence model was carried out by including the previously neglected influence of molecular diffusion i.e. by introducing the appropriate terms and functions into Reynolds stress and turbulent dissipation rate transport equation. The new additional "rapid" wall-reflection term *R II, w τ, ij, that was modeled in accordance to the real physical situation, encompassed the "atypical" so-called pressure-echo effect, i.e. the "atypical" redistribution of turbulent stress in the vicinity of the stagnation point of an impinging jet. In contrast to "standard" linear near-wall two-equation turbulence models, the newly proposed Reynolds-stress turbulence model gives essentially better predictions of turbulent kinetic energy field and considerably better predictions of local Nusselt number. Compared with the "standard" high Reynolds turbulence stress models, the proposed turbulence model demonstrates considerably better prediction of turbulent stress field in the vicinity of impinging jet stagnation point, slightly better prediction of mean velocity field, and also enables prediction of local Nusselt number. PB - Univerzitet u Beogradu - Mašinski fakultet, Beograd T2 - FME Transactions T1 - Razvoj novog naponskog modela turbulentnih napona za predviđanje procesa prelaženja toplote pri udaru mlaza u ravnu zagrejanu ploču T1 - Development of a new near-wall reynolds stress turbulence model for jet impingement heat transfer prediction EP - 76 IS - 2 SP - 69 VL - 32 UR - https://hdl.handle.net/21.15107/rcub_machinery_410 ER -
@article{ author = "Banjac, Miloš and Vasiljević, Bogosav M.", year = "2004", abstract = "U ovom radu je predstavljen nov naponski model (model drugog reda) turbulentnih napona. Ovaj novi naponski model nastao je pretvaranjem "standardnog" IP (high-Reynolds) naponskog modela u odgovarajući naponski model kojim je moguće vršiti proračune i u oblastima strujanja sa malim vrednostima Rejnoldsovog turbulentnog broja (low-Reynolds model), kao i sa popravkom tog modela u vidu dopunskog člana nagle preraspodele turbulentnih napona usled prisustva zida *R II, w τ, ij. Pretvaranje IP modela iz njegove high-Reynolds u njegovu low-Reynolds verziju, izvršeno je uključivanjem prethodno zanemarenog uticaja molekularne difuzije na procese prenošenja, tj. sa uvođenjem odgovarajućih članova i funkcija u jednačinu "prenošenja" Rejnolsovih napona i jednačinu "prenošenja" disipacije turbulentne kinetičke energije. Novi, dopunski član nagle preraspodele turbulentnih napona usled prisustva zida *R II, w τ, ij, koji je modeliran u skladu sa realnom fizičkom situacijom, obuhvatio je netipičan takozvani efekat eha pritiska, tj. netipičan proces preraspodele turbulentnih napona koji se javlja u strujnom polju pri udaru mlaza o ploču u blizini zaustavne tačke. Nasuprot "standardnim" linearnim dvojednačinskim modelima turbulentnih napona, predloženi naponski model daje kvalitativno bolja predviđanja polja kinetičke energije turbulencije i značajno bolja predviđanja lokalnih vrednosti Nuselovog broja. U poređenju sa "standardnim" high-Reynolds naponskim modelima, predloženi model pokazuje značajno bolja predviđanja turbulentnih napona u zaustavnoj zoni udara mlaza, nešto bolja predviđanja polja osrednjenih brzina, a i omogućava predviđanje lokanih vrednosti Nuseltovog broja., The newly proposed Reynolds-stress turbulence model (second moment closure) was created by transforming the "standard" high-Reynolds Isotropisation-of-Production turbulence model into its low-Reynolds version and by introducing a new additional wall-reflection term, *R II, w τ, ij Transformation from high- to low-Reynolds turbulence model was carried out by including the previously neglected influence of molecular diffusion i.e. by introducing the appropriate terms and functions into Reynolds stress and turbulent dissipation rate transport equation. The new additional "rapid" wall-reflection term *R II, w τ, ij, that was modeled in accordance to the real physical situation, encompassed the "atypical" so-called pressure-echo effect, i.e. the "atypical" redistribution of turbulent stress in the vicinity of the stagnation point of an impinging jet. In contrast to "standard" linear near-wall two-equation turbulence models, the newly proposed Reynolds-stress turbulence model gives essentially better predictions of turbulent kinetic energy field and considerably better predictions of local Nusselt number. Compared with the "standard" high Reynolds turbulence stress models, the proposed turbulence model demonstrates considerably better prediction of turbulent stress field in the vicinity of impinging jet stagnation point, slightly better prediction of mean velocity field, and also enables prediction of local Nusselt number.", publisher = "Univerzitet u Beogradu - Mašinski fakultet, Beograd", journal = "FME Transactions", title = "Razvoj novog naponskog modela turbulentnih napona za predviđanje procesa prelaženja toplote pri udaru mlaza u ravnu zagrejanu ploču, Development of a new near-wall reynolds stress turbulence model for jet impingement heat transfer prediction", pages = "76-69", number = "2", volume = "32", url = "https://hdl.handle.net/21.15107/rcub_machinery_410" }
Banjac, M.,& Vasiljević, B. M.. (2004). Razvoj novog naponskog modela turbulentnih napona za predviđanje procesa prelaženja toplote pri udaru mlaza u ravnu zagrejanu ploču. in FME Transactions Univerzitet u Beogradu - Mašinski fakultet, Beograd., 32(2), 69-76. https://hdl.handle.net/21.15107/rcub_machinery_410
Banjac M, Vasiljević BM. Razvoj novog naponskog modela turbulentnih napona za predviđanje procesa prelaženja toplote pri udaru mlaza u ravnu zagrejanu ploču. in FME Transactions. 2004;32(2):69-76. https://hdl.handle.net/21.15107/rcub_machinery_410 .
Banjac, Miloš, Vasiljević, Bogosav M., "Razvoj novog naponskog modela turbulentnih napona za predviđanje procesa prelaženja toplote pri udaru mlaza u ravnu zagrejanu ploču" in FME Transactions, 32, no. 2 (2004):69-76, https://hdl.handle.net/21.15107/rcub_machinery_410 .