Моделирование пульсирующего отрывного турбулентного течения газа в каналах холодильных установок при наличии положительного градиента давления

Аннотация
Проведено численное моделирование пульсирующего отрывного турбулентного течения сжимаемого газа в диффузорном канале за диафрагмой в осесимметричной постановке. Применена высокорейнольдсовая квадратичная модель турбулентности. Получены данные о распределении коэффициентов трения и давления на стенке канала, а также о распределении кинетической турбулентной энергии на оси канала при числе Рейнольдса Re = 33000 для трех значений угла α между осью и стенкой канала. Для цилиндрической трубы (при α = 0o) достигнуто хорошее соответствие результатов моделирования экспериментальным данным по значению критического числа Струхаля Sh = 0,054, соответствующего минимальной длине отрывной зоны. Выявлено, что в рассматриваемых условиях его значение почти не изменяется в диапазоне углов от 0о до +3о. При угле α = +1o обнаружено более значительное сокращение протяженности рециркуляционной области по сравнению с наблюдаемым в цилиндрической трубе, при угле +3о замечена лишь стабилизация размеров отрывной зоны в диапазоне чисел Струхаля Sh = 0,05…0,0076. Модели турбулентности, использующие подход Рейнольдса (RANS), завышают значение длины рециркуляционной области в отрывном турбулентном течении при больших частотах наложенных пульсаций, поэтому требуются дополнительные исследования для уточнения полученных результатов. Данные о значении критического числа Струхаля можно использовать для изучения возможностей управления отрывом пограничного слоя в диффузорных каналах с диафрагмами.