danДоклады Национальной академии наук БеларусиDoklady of the National Academy of Sciences of Belarus1561-83232524-2431The Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1561-8323-2018-62-1-109-114dan-497Research ArticleТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИTECHNICAL SCIENCESЧИСЛЕННЫЙ АНАЛИЗ ПРИСОЕДИНЕННОГО ТЕЧЕНИЯ ЗА РЕБРОМNUMERICAL ANALYSIS OF A REATTACHED FLOW BEHIND A RIBБарановаТ. А.BaranovaTatiana A.

науч. сотрудник

ул. П. Бровки, 15, 220072, Минск

Researcher

15, P. Brovka Str., Minsk

bartat@hmti.ac.byЖдановВ. Л.ZhdanovValery L.

д-р техн. наук, вед. науч. сотрудник

ул. П. Бровки, 15, 220072, Минск

D. Sc. (Engineering), Leading researcher

15, P. Brovka Str., Minsk

valery.zhdanov@hmti.ac.byИвановД. А.IvanovDmitrii A.

канд. физ.-мат. наук, ст. науч. сотрудник

ул. П. Бровки, 15, 220072, Минск

Ph. D. (Physics and Mathematics), Senior researcher

15, P. Brovka Str., Minsk

divanov@hmti.ac.byСмульскийЯ. И.SmulskiiYaroslav I.

вед. специалист

пр. Академика Лаврентьева, 2, 630090, Новосибирск

Leading specialist

2, Lavrentiev Ave., 630090, Novosibirsk

smul@ngs.ruТереховВ. И.TerekhovViktor I.

д-р техн. наук, профессор, заведующий отделом

пр. Академика Лаврентьева, 2, 630090, Новосибирск

D. Sc. (Engineering), Professor, Head of the Department

2, Lavrentiev Ave., 630090, Novosibirsk

terekhov@itp.nsc.ruИнститут тепло- и массообмена им. А. В. Лыкова Национальной академии наук БеларусиLuikov Heat and Mass Transfer Institute of the National Academy of Sciences of BelarusИнститут теплофизики им. С. С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской академии наукKutateladze S. S. Institute of Thermophysics of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences201805032018621109114Copyright © Баранова Т.А., Жданов В.Л., Иванов Д.А., Смульский Я.И., Терехов В.И., 20182018Баранова Т.А., Жданов В.Л., Иванов Д.А., Смульский Я.И., Терехов В.И.Baranova T.A., Zhdanov V.L., Ivanov D.A., Smulskii Y.I., Terekhov V.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://doklady.belnauka.by/jour/article/view/497

Турбулентные характеристики присоединенного течения срывающегося с ребра в плоском воздушном канале численно анализируются методами RANS (осредненные уравнения Рейнольдса) и LES (метод крупных вихрей). Оба метода показали формирование симметричных зон низкого давления в углах, образованных ребром со стенками канала. Эти зоны вызывали генерацию вихревой трубки вдоль длины ребра. Тем не менее, присоединенное течение было идентифицировано в RANS как двумерное с уменьшением скорости у нижней стенки канала. Метод крупных вихрей показал возникновение в отрывной зоне течений в поперечном и нормальном направлениях. Они приводили к изменению соотношений между компонентами скорости и напряжений Рейнольдса, а также к снижению скорости присоединенного течения у нижней стенки канала, т. е. к формированию трехмерного течения. 

Turbulent characteristics of a reattached flow separated from a rib in an air flat channel were numerically analyzed by RANS and LES methods. The both methods showed low pressure regions in corners formed by the rib and the channel walls that caused a vorticity tube to be formed along the rib. Nevertheless in RANS, a reattached flow was identified as two-dimensional with a velocity decreasing near the channel bottom wall. In LES, the low pressure regions caused transverse and normal motions in the separation region that resulted in redistributions between velocity components, Reynolds stresses and the velocity decrease near the channel bottom wall, i.e., the formation of three-dimensional reattached flow. 

возвратный турбулентный потокреброLESRANSплоский каналreattached turbulent flowribLESRANSflat channelThe study was made within the framework of Grants Т16Р-005 (BFFR) and 16-58-00018 (RFFR).ReferencesTerekhov, V. I. Experimental study of the separated flow structure behind a backward-facing step and a passive disturbance / V. I. Terekhov, Ya. I. Smuls’kii, K. А. Sharov // J. Applied Mech. and Technical Phys. – 2016. – Vol. 57, N 1. – P. 180– 187. doi.org/10.1134/s002189441601020xTerekhov V. I., Smuls’kii Ya. I., Sharov K. А. Experimental study of the separated flow structure behind a backwardfacing step and a passive disturbance. Journal of Applied Mechanics and Technical Physics, 2016, vol. 57, no. 1, pp. 180–187. doi.org/10.1134/s002189441601020xIsomoto, K. The effect of inlet turbulence intensity on the reattachment process over a backward-facing step / K. Isomoto, S. Honami // ASME Trans. J. Fluids Eng. – 1989. – Vol. 111, N 1. – P. 87–92. doi.org/10.1115/1.3243604Isomoto K., Honami S. The effect of inlet turbulence intensity on the reattachment process over a backward-facing step. Journal of Fluids Engineering, 1989, vol. 111, no. 1, pp. 87–92. doi.org/10.1115/1.3243604Mixing enhancement behind a backward-facing step using tab / H. Park [et al.] // Phys. Fluids. – 2007. – Vol. 19, N 10. – P. 105103. doi.org/10.1063/1.2781597Park H., Jeon W., Choi H., Yoo J. Y. Mixing enhancement behind a backward-facing step using tabs. Physics of Fluids, 2007, vol. 19, no. 10, pp. 105103. doi.org/10.1063/1.2781597Control of separated flow by a two-dimensional oscillating fence / J. Miau [et al.] // AIAA J. – 1991. – Vol. 29, N 7. – P. 1140–1148. doi.org/10.2514/3.10715Miau J., Chou J. H., Lee K. C., Chen M. H. Control of separated flow by a two-dimensional oscillating fence. AIAA Journal, 1991, vol. 29, no. 7, pp. 1140–1148. doi.org/10.2514/3.10715Chun, K. B. Control of turbulent separated flow over a backward-facing step by local forcing / K. B. Chun, H. J. Sung // Exp. Fluids. – 1996. – Vol. 21, N 6. – P. 417–426. doi.org/10.1007/bf00189044Chun K. B., Sung H. J. Control of turbulent separated flow over a backward-facing step by local forcing. Experiments in Fluids, 1996, vol. 21, no. 6, pp. 417–426. doi.org/10.1007/bf00189044Yoshioka, S. Organized vortex motion in periodically perturbed turbulent separated flow over a backward-facing step / S. Yoshioka, S. Obi, S. Masuda // Int. J. Heat Fluid Flow. – 2001. – Vol. 22, N 3. – P. 301–307. doi.org/10.1016/s0142- 727x(01)00092-3Yoshioka S., Obi S., Masuda S. Organized vortex motion in periodically perturbed turbulent separated flow over a backward-facing step. International Journal of Heat and Fluid Flow, 2001, vol. 22, pp. 301–307. doi.org/10.1016/s0142- 727x(01)00092-3Gong, Y. Comparison of RANS and LES Models in the laminar limit for a flow over a backward-facing step using OpenFOAM / Y. Gong, F. X. Tanner // 19th Int. Multidimensional Engine Modeling Meeting SAE Congress. – Detroit; Michigan, USA, 2009.Gong Y., Tanner F. X., Comparison of RANS and LES Models in the laminar limit for a flow over a backward-facing step using OpenFOAM. 19th Int. Multidimensional Engine Modeling Meeting SAE Congress. Detroit, Michigan, USA, 2009. Available at: http://www.erc.wisc.edu/documents/10-MTU_Gong-Tanner.pdfPope, S. B. Turbulent Flows / S. B. Pope. – Cambridge: Cambridge University Press, 2000. – 773 p. doi.org/10.1017/ cbo9780511840531Pope S. B. Turbulent Flows. Cambridge, Cambridge University Press, 2000. 773 p. doi.org/10.1017/cbo9780511840531Schumann, U. Subgrid scale model for finite difference simulations of turbulent flows in plane channels and annuli / U. Schumann // J. Comput. Phys. – 1975. – Vol. 18, N 4. – P. 376–404. doi.org/10.1016/0021-9991(75)90093-5Schumann U. Subgrid scale model for finite difference simulations of turbulent flows in plane channels and annuli. Journal of Computational Physics, 1975, vol. 18, pp. 376–404. doi.org/10.1016/0021-9991(75)90093-5Теплообмен в дозвуковых отрывных потоках / В. И. Терехов [и др.]. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2016. – 272 с.Terekhov V. I., Bogatko T. V., Djachenko A. Ju., Smulskii Ya. I., Yarygina N. I. Heat transfer in subsonic separated flows. Novosibirsk, Novosibirsk State Technical University, 2016. 272 p. (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.