三维湍流冲击射流流动与传热特性的数值研究  被引量:14

Numerical study on flow and heat transfer characteristics of 3D turbulent impinging jets

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作  者:陈庆光[1] 王涛[1] 吴玉林[2] 张永建[1] 张永超[1] 

机构地区:[1]山东科技大学机械电子工程系,山东青岛266510 [2]清华大学热科学与动力工程教育部重点实验室,北京100084

出  处:《空气动力学学报》2006年第2期227-232,共6页Acta Aerodynamica Sinica

基  金:国家自然科学基金重点项目(90410019)

摘  要:采用SIMPLE算法和RNGk-ε湍流模型,通过求解三维Navier-Stokes方程和能量方程,对矩形管和方管湍流冲击射流的流动及传热特性进行了数值研究。模拟结果显示出在矩形管和方管射流的冲击面附近分别存在主流方向速度的两个和四个偏心峰值,偏心速度峰值的形成是当射流冲击壁面时,沿壁面射流方向的涡量扩散和旋涡拉伸作用而引起的;偏心速度峰值的形成与射流Re数和喷嘴-冲击板间距的大小密切相关,而偏心速度峰值的个数则取决于射流喷嘴的几何形状;冲击射流的传热特性受流场结构的控制,偏心速度峰值的存在导致了冲击壁面上局部Nu数偏心峰值的形成。Numerical simulation of a rectangular and a square turbulent impinging jet has been performed through the solution of 3D Navier-Stokes equations and energy equation by using the SIMPLE algorithm and an RNG based κ-ω turbulence model. The simulation results reveal the existence of two and four streamwise velocity off-center peaks near the impingement surfaces, respectively, for the rectangular and square impinging jets. The off-center velocity peaks are formed by the vorticity diffusion and vortex stretching along wall jet, as jet impinges on its target plate. Furthermore, the formation of the off-center velocity peaks is closely related to the magnitudes of jet Reynolds number and nozzle-to-plate spacing, while the number of the off-center velocity peaks depends on the geometry of the jet nozzle. The heat transfer characteristics of the impinging jet are dominated by the flow field structure. The existence of the velocity off-center peaks results in the formation of the local Nusseh number off-center peaks on the impingement surface.

关 键 词:冲击射流 数值模拟 流场结构 传热特性 

分 类 号:TK124[动力工程及工程热物理—工程热物理]

 

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