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軸対象回転パイプ内の乱流による輸送

要点:軸対称回転パイプ内における十分発達した流れと熱交換,スワールはパイプ壁面の回転より駆動される,Reynolds 数 Re=5E4 ;Prandtl 数 = 0.71; Swirl数 = 0.5,パイプ壁面から一定の熱流束が供給される,乱流モデル:KE-EP model、RSTM model(レイノルズ応力モデル)-ipm, ipy, ipc ,qim models(1次のレイノルズ応力モデル),ssg model(2次のレイノルズ応力モデル),計算格子:一次元50メッシュ,このシュミレーションはPHOENICSのインプットライブラリー中にあるケースT605に該当する

結果: 

Re=1.E4 Re=2.E4 Re=5.E4
DATA RSTM DATA RSTM DATA RSTM
N = 0 .032 .030 .026 .025 .021 .020
N = 0.5 .026 .025 .022 .020 .017 .016

*N:壁速度と軸方向速度の比率

Table 1: Friction factor f versus Re and N

Re=1.E4 Re=2.E4 Re=5.E4
DATA RSTM DATA RSTM DATA RSTM
N = 0 30 34 52 56 103 109
N = 0.5 24 27 44 45 87 90

Table 2: Nusselt number Nu versus Re and N

・RSTMモデルとKE-EPモデルはN=0のときNu数とf数はよく一致する。
・KE-EPモデルでは両方のNの値でも結果はほぼ同じである。
・結果として、全てのRSTMモデルで Nu数 と f数は良く一致している。

fig.1 軸方向速度プロフィル.

rsmp1.gif (7627 バイト)

fig.2 スワールの速度プロフィル

rsmp2.gif (5648 バイト)

fig.3 乱流のshear-stressプロファイル

rsmp3.gif (7039 バイト)

軸対象回転パイプ内の乱流による輸送

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