旋转矩形通道内湍流流动与换热的直接数值模拟

马良栋　李增耀　陶文铨

旋转通道内的湍流流动与换热现象广泛存在于实际工程领域中，如涡轮叶片内冷却通道，受限通道内流体的流动，在旋转系统下会受到科氏力和离心力的影响，旋转效应不仅改变流体的平均运动，同时也改变湍流的强度和脉动结构，因此，深入研究旋转系统下科氏力和离心力对湍流流动影响的物理机制，是旋转湍流研究的重要方向，同时有利于指导涡轮叶片的设计等工程实际应用，对于平板通道的流向和展向旋转，许多研究者做了大量的数值模拟和试验研究，对于旋转矩形通道内的湍流流动与换热特性的研究还不多见，Pallares和Davidson采用大涡模拟的方法进行了数值模拟研究，本文采用直接数值模拟的方法研究旋转效应对矩形通道的湍流流动和换热影响，目的在于研究在科氏力和离心力作用下，管道截面平均速度和温度的变化，为旋转湍流大涡模拟亚格子模型的选择与构建提供理论数据。