90°弯管湍流流动的数值模拟与特性分析

本文主要探讨了90°弯曲管道内湍流流动的理论模型及其特性，通过采用三维不可压缩雷诺时均Navier-Stokes方程进行数值模拟。作者使用了六面体网格作为网格划分方法，选择RNG k-ε模型来处理湍流，同时在靠近管壁的区域采用了两层壁面模型进行修正，以提高计算精度并确保结果与实验数据的吻合度。 研究的核心内容包括对来流方向对流场结构和流动特性的影响分析。研究发现，在弯曲管道中，随着来流侧滑角的增大，流场中的分离现象显著增强，分离区的范围也随之扩大。这一结果对于理解流体在弯曲管道中的流动路径和能量转换有重要意义，因为分离区的存在会导致流动阻力增加，降低传热和质量传输效率。 此外，作者还观察到当来流从同一侧滑角变化到同一攻角时，横截面的二次流图像发生显著变化：原本可能存在的两个对称主涡会减少到只有一个，这揭示了流动方向和几何参数如何影响流动模式的稳定性。这些发现对于优化管道设计，减少流动损失，提升设备性能具有实际应用价值。 该研究通过对90°弯曲管道内流动的深入数值分析，为理解和控制这类复杂流场提供了重要的理论依据，为相关行业的设备设计和工程实践提供了宝贵的参考。这项工作不仅提升了对湍流流动的理解，也为数值模拟技术在解决实际工程问题中的应用提供了新的视角。