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Keywords:

  • turbulence models;
  • low Reynolds number closure;
  • wall mass transfer

Abstract

A recent laser doppler anemometer study, by other researchers, of turbulent flow through a sudden expansion has been simulated using a kinetic energy of turbulence-dissipation rate of turbulence (k - ϵ) model. The near wall region was modelled in two different ways; using wall functions (WF), and a low-Reynolds number (LRN) formulation.

The reattachment length under particular flow conditions was obtained. Radial profiles for the mean axial and radial velocity, turbulence kinetic energy and Reynolds shear stress were determined for six locations downstream of the sudden expansion. Both models performed reasonably well in predicting the flow with the LRN approach performing slightly better than the WF approach near to the wall.

The application of the LRN approach to the calculation of local mass transfer rates in wall bounded complex turbulent flows is demonstrated.

Une étude des écoulements turbulents dans une expansion soudaine par anémométrie laser Doppler a été récemment publiée. Nous avons simulé le problème en utilisant l'énergie cinétique de turbulence-dissipation du modèle de turbulence (k -ϵ). La région proche de la paroi a été modélisée de deux manières différentes: par les fonctions de paroi (WF) et par une formulation à faibles nombres de Reynolds (LRN).

La longueur de rattachement a été obtenue dans des conditions d'écoulement particulières. Nous avons déterminé la distribution radiale de la vitesse axiale et radiale moyenne, l'énergie cinétique turbulente et la contrainte de cisaillement de Reynolds en six points situés en aval de l'expansion soudaine. Les deux modèles se sont relativement bien comportés pour prédire l'écoulement, la méthode LRN s'étant révélée légèrement plus efficace que la méthode WF près de la paroi.

On démontre l'application de la méthode LRN au calcul des vitesses de transfert de matière local dans des écoulements turbulents complexes confinés.