軸對稱擴張管內的紊流分離計算

Abstract

本論文是以數值方法探討不同擴張角的擴張管內的流場。為了適應擴張管 的不規則邊界形狀，採用了曲線非正交座標。使用控制容積法來對統御方 程式做差分。而格點的安排則採用非交錯的形式。關於對流項差分應用了 三種數值差分方法，包括了上風差分法(UD)、線性上風差分法(LUD)以及 Zhu和Rodi的SOUCUP差分法。由結果顯示線性上風差分法和SOUCUP 差分法 能夠有效地克服上風差分法的主要缺點，即能減低數值擴散的現象，並且 可以得到較準確的結果，但是線性上風差分法可能造成數值解的振盪，尤 其是在使用粗格點的時候此現象更形嚴重，不過在減小格點的尺寸後此無 界限性得以避免。至於SOUCUP差分法則可以完全避免此種非界限性的發生 ，但是SOUCUP差分法的殘值有時無法減小到所要求之收斂條件。雖然標準 k-e 模式計算所得的紊流性質和再附著長度都比實驗值小，但是其結果己 在可接受的範圍內。提高k-e 可以改善再附著長度的預測，但是紊流擴散 性會隨之減小。而在使用Speziale的非線性k-e模式後，結果顯示再附著 長度和紊流擴散性兩者都有所增加，但是這個模式須用過濾器來對流場做 平滑化，因此這方面還需要再深入的探討。