Modeling boundary layer flow on a rough surface with Fluent/UNS
No Thumbnail Available
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Helsinki University of Technology |
Diplomityö
Ask about the availability of the thesis by sending email to the Aalto University Learning Centre oppimiskeskus@aalto.fi
Authors
Date
1999
Major/Subject
Mekaniikka
Mcode
Mat-5
Degree programme
Language
en
Pages
88
Series
Abstract
Tässä työssä on tarkasteltu karhean pinnan vaikutusta rajakerrosvirtaukseen simulointien avulla. Simuloinnit on tehty kaupallisella virtauslaskentaohjelmalla Fluent/UNS. Ohjelman rajakerrosmallia (kaksikerrosmalli) on muunneltu lisäämällä lähdetermejä virtausyhtälöihin. Simuloinnit on tehty ajasta riippumattomina, ja turbulenssimalleina on käytetty k-epsilon malleja. Lähdetermejä on lisätty käyttäjäfunktioiden (user defined functions) avulla sekä liikemääräyhtälöön että turbulenttisen kineettisen energian yhtälöön. Lähdetermit olivat nopeuden kolmannen potenssin funktioita. Niiden suuruus määräytyi ns. mikrosimulointien avulla. Näissä kolmiulotteisissa simuloinneissa pieni osa karheasta pinnasta mallinnettiin yksityiskohtaisesti. Tarkasteltavien pintojen muoto oli jaksollinen, joten laskenta-alueeksi riitti yksi jakso. Pinnan aiheuttama virtausvastus on laskettu muodostuneen painekentän avulla. Mikroskaalan simuloinneissa on käytetty RNG k-epsilon mallia. Ns. Makroskaalan simuloinnit, eli ne, joissa karhea pinta mallinnetaan lähdetermien avulla, on laskettu kaksiulotteisina standardi k-epsilon mallilla. Lähdetermit lisättiin seinän pinnassa alueella, jonka korkeus on saman kuin karhean pinnan korkeimman kohdan. Liikemääräyhtälöön lisätty lähdetermi oli negatiivinen. Turbulenttisen kineettisen energian yhtälöön lisättiin ensin positiivinen lähde. Vertailut mittaustuloksiin osoittivat kuitenkin, että tällainen lisäys turbulenttiseen kineettiseen energiaan ei johtanut fysikaalisesti realistisiin tuloksiin. Testit negatiivisilla lähteillä turbulenttisen kineettisen energian yhtälössä sen sijaan tuottivat lupaavia tuloksia. Työn tulokset osoittavat, että pinnankarheutta voidaan mallintaa lähdetermeillä karheusalueella. Pelkkä liikemäärälähde ei kuitenkaan riitä, vaan myös turbulenssiyhtälöitä on muokattava. Tämä vaatii vielä lisätutkimuksia.Description
Supervisor
Salonen, Eero-MattiKeywords
computational fluid dynamics, CFD, boundary layer, rough surface, laskennallinen virtausdynamiikka, rajakerros, karhea pinta