Numerical investigation of the influence of secondary flows on characteristic turbulence data
- 1. Kernforschungszentrum Karlsruhe G.m.b.H. (Germany, F.R.). Projekt Schneller Brueter
- 2. Kernforschungszentrum Karlsruhe G.m.b.H. (Germany, F.R.). Inst. fuer Reaktorentwicklung
Description
A finite difference scheme is described for three-dimensional time dependent direct numerical simulation of turbulent velocity- and temperature fields in channel flows. The details of the subgrid scale models including wall roughness effects are discussed. The calculation of the turbulent flow through an infinite plane channel with one smooth and one rough wall is successfully used for the verification of the method. It is further successfully applied to a partly roughened channel to study the effect of secondary flows. The numerical results for the fluid air show, that the secondary flow is not only carrying momentum and heat, but also the velocity- and temperature fluctuations and the cross-correlation behaviour between velocity and temperature fluctuations. Thus a strong influence on the eddy diffusivities is detected. The turbulent Prandtl number to be unaffected. (orig.)
Availability note (English)
MF available from INIS under the Report Number.Abstract (German)
Es wird ein finites Differenzenverfahren zur 3-dimensionalen instationaeren direkten numerischen Simulation turbulenter Geschwindigkeits- und Temperaturfelder in Kanalstroemungen beschrieben. Insbesondere diejenigen Teile der Feinstrukturmodelle werden diskutiert, die Wandrauhigkeitseffekte beruecksichtigen. Zur Verifikation des Verfahrens wird die turbulente Stroemung in einem unendlich ausgedehnten Plattenkanal mit einer glatten und einer rauhen Wand erfolgreich simuliert. Mit aehnlichem Erfolg wird das Verfahren auch auf einen Kanal mit teilweise rauhen Waenden zur Untersuchungen der Auswirkung von Sekundaerstroemungen angewandt. Die Auswertung der numerischen Ergebnisse fuer das Fluid Luft zeigt, dass die Sekundaerstroemungen nicht nur Impuls und Waerme transportieren, sondern auch Geschwindigkeits- und Temperaturschwankungen. Ueberdies sind auch die Kreuzkorrelationseigenschaften zwischen Geschwindigkeits- und Temperaturschwankungen transportierbare Groessen. Die turbulenten Austauschgroessen werden ebenfalls als transportierbar erkannt. Die turbulente Prandtl-Zahl scheint von den Sekundaerstroemungen nicht beeinflusst zu werden. (orig.)
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Additional details
Publishing Information
- Imprint Pagination
- 48 p.
- Report number
- KFK--2553
INIS
- Country of Publication
- Germany
- Country of Input or Organization
- Germany
- INIS RN
- 9391990
- Subject category
- S42: ENGINEERING;
- Descriptors DEI
- AIR; FINITE DIFFERENCE METHOD; GAS FLOW; MATHEMATICAL MODELS; PIPES; PRANDTL NUMBER; THREE-DIMENSIONAL CALCULATIONS; TUBES; TURBULENCE
- Descriptors DEC
- FLUID FLOW; FLUIDS; GASES; ITERATIVE METHODS; NUMERICAL SOLUTION
Optional Information
- Notes
- 72 figs.; 3 tabs.; 34 refs.