Numerická simulace proudění kapaliny kanálem s odbočkou typu T.

Numerical simulations of flow through channels with T-junction

journal article - other

en

The paper deals with numerical solution o f laminar and turbulent flows of Newtonian and non-Newtonian fluids in branched channels with two outlets. Mathematical model of the flow is based on the Reynolds averaged Navier-Stokes equations for the incompressible fluid. In the turbulent case, the closure of the system of equations is achieved by the explicit algebraic Reynolds stress (EARSM) turbulence model. Generalized non-Newtonian fluids are described by the power-law model. The governing equations are solved by cell-centered finite volume schemes with the artificial compressibility method; dual time scheme is applied for unsteady simulations. Channels considered in presented calculations are of constant square or circular corss-sections. Numerical results for laminar flow of non-Newtonian fluid are presented. Further, turbulent flow through channesl with perpendicular branch is simulated. Possible methods for setting the flow rate are discused and numerical results presented for two flow rates in the branch.

Autoři se v článku zabývají numerickým řešením laminárního a turbulentního proudění Newtonských a ne-Newtonských kapalin ve větveném kanálu s dvěma odtokovými větvemi.. Matematický model proudění je založen na časově středovaných Navier-Stokesových rovnicích pro nestlačitelnou kapalinu. V přípdadě turbulentního proudění je uzavření počtu rovniic dosaženo pomocí explicitního algebraickéhgo modelu turbulence Reynoldsových napětí (EARSM). Zobecnění na ne Newtonské kapaliny je provedeno s využitím mocninového modelu. Základní rovnice jsou řešeny pomocí metody konečných objemů s využitím metody umělé stlačitelnosti. Pro řešešení nestacionárních úloh je využito dvojitého časového schématu. Tato práce je zaměřena na případ kdy je průřez kanálů všech větví konstantní. Tvar přůřezu je buď čtvercový nebo kruhový. Je zde prezentováno řešení laminárního proudění ne-Newtonské kapaliny. Dále je modelováno turbulentní proudění kapaliny rozvětvením pro případ kdy odbočka je vůči hlavní kolmá. Současně jsou zde diskutované metody pro nastavení daného poměru průtoků v jednotlivých větvích. Jsou zde uvedeny výsledky pro dva případy poměru průtoků.

The paper deals with numerical solution o f laminar and turbulent flows of Newtonian and non-Newtonian fluids in branched channels with two outlets. Mathematical model of the flow is based on the Reynolds averaged Navier-Stokes equations for the incompressible fluid. In the turbulent case, the closure of the system of equations is achieved by the explicit algebraic Reynolds stress (EARSM) turbulence model. Generalized non-Newtonian fluids are described by the power-law model. The governing equations are solved by cell-centered finite volume schemes with the artificial compressibility method; dual time scheme is applied for unsteady simulations. Channels considered in presented calculations are of constant square or circular corss-sections. Numerical results for laminar flow of non-Newtonian fluid are presented. Further, turbulent flow through channesl with perpendicular branch is simulated. Possible methods for setting the flow rate are discused and numerical results presented for two flow rates in the branch.

Proudění kanálem, Větvené kanály, Model turbulence EARSM, ne-Newtonská kapalina.

Channel flow, Branched channel, EARSM turblence model, Non- Newtonian fluids

2011

15.08.2011

0096-3003

2011

1

1–11

11