粗糙壁面上湍流传热的系统研究
流体动力学
2018-06-25 v1
摘要
采用直接数值模拟求解通道内多种粗糙壁面上的湍流流动与传热，壁面几何在模拟中被精确解析。旨在理解粗糙度形貌及其标度对传热相对于壁面摩擦增强的影响。考察了若干来自燃气涡轮叶片与内燃机扫描的真实粗糙表面图谱，以及几个人工生成的粗糙表面。论文第一部分，在恒定粗糙度高度下系统研究了统计表面性质（即表面斜率与粗糙度密度）的影响，表明雷诺类比因子（两倍 Stanton 数除以壁面摩擦系数）随表面参数有显著但适度的变化，除非斜率或密度极低时该因子大幅增长并趋于光滑壁面的值。论文第二部分，在保持几何相似的同时改变粗糙度高度（以内尺度和外尺度独立变化），综合所有模拟案例可得，雷诺类比因子与以内尺度标度的等效沙粒粗糙度关联良好，并渐近趋于一个平台。
引用
@article{arxiv.1806.08555,
title = {A systematic study of turbulent heat transfer over rough walls},
author = {Pourya Forooghi and Matthias Stripf and Bettina Frohnapfel},
journal= {arXiv preprint arXiv:1806.08555},
year = {2018}
}