突然扩散流道中紊流回旋流的大涡模拟

• 作者: Walter Gyllenram 李任飞（译） 尹继红（校）
• 来源期刊: 国外大电机
• 学科: 物理学
• 关键词: 紊流 涡流 尾水管 振动 涡溃灭 LES CFD
• 年，卷（期）: 2008,（3）
• 页码范围: 73-78
• 页数: 6页
• 分类号: O357.5

摘要

本文采用大涡模拟数值方法研究了突然扩散流道中的紊流回旋流。类似的流动存在于部分负荷工况时水轮机的尾水管中。进口涡流受到强烈的逆压梯度作用，使得在进口附近流动的对称性受到破坏。这就引发了一个脉动的、螺旋形的涡核产生，并进而导致了一个高度不稳定的紊流流场。本文采用数值方法进行了大尺度紊流结构的模拟，并获得了流场特性的详细信息。通过对下游不同位置壁面压力的Fourier变换，分析了此脉动流动。其主频与运动涡核的旋转速度一致，并在整个计算域保持常数。对比了两种不同级数的数值离散方法的结果。结果表明，运动涡核的频率不受数值方法影响。但是流动的低频在很大程度上取决于数值方法的准确性。为了检验计算结果，对计算得到的速度加以平均，并与试验数据进行了比较。结果吻合良好。对雷诺应力张量也进行了计算和分析。我们发现，只在受涡核摆动控制的区域存在大程度的紊流各向异性。而在下游，尽管涡流的相对强度很大，但紊流的各向异性几乎可以忽略。