Study on the turbulent structure for two-dimensional recirculating flows by curvature dependent 2-equation model

曲率修正2方程式모델을 利용한 2次元 再循環 亂流 流動構造의 硏究

In the present study, a new computational closure model is proposed in order to contain physical models in the k- and .epsilon.- equations. The time scale of the third-order diffusive transport of turbulent kinetic energy in a curved streamline flow field is assumed as a function of a velocity time scale and a curvature time scale, the latter being derived from the analogy between buoyancy and streamline curvature effects on turbulence. The curvature time scale is represented by a combination of Brunt-Vaisala frequency of the curvature instability and the velocity time scale. Besides the modification of diffusive transport time scale, the destruction term in the dissipation rate equation is modeled to incorporate the streamline curvature effect on the dissipation rate of turbulent kinetic energy as a function of the ratio between velocity time scale and curvature time scale. The new curvature dependent 2-equation model is found to yield very good prediction accuracy for the various turbulent recirculating flows. Particurarly, the recovery of the mean velocity profile in the redeveloping region after the reattachment is correctly simulated by the present model.

본 연구에서는 난류구조에 대한 유선곡률의 영향을 명확히 반영하는 적절한 곡률수정 2-방정식모델을 개발하고자 한다. 이 연구에서 제안된 모델의 타당성은 다 음의 2차원 재순환유동에 대한 실험결과와 계산결과의 비교를 통해서 입증될 것이다. (1) Moss와 Bake에 의하여 맥동열선 풍속계로 측정된 두꺼운 수직벽주위의 유동` (2) 레이저 도플러 속도계로 Fraser와 Siddig에 의해 측정된 얇은 수직벽유동` (3)맥동열 선 풍속계로 Eaton이 실험한 후면벽유동` (4)맥동열선 풍속계로 Moss와 Baker가 측정 한 전면벽유동. 새로운 곡률수정 2-방정식모델은 2장에서 설명되고 있으며, 3장에서 는 경계조건과 수치계산 과정이 간단이 기술되어 있다. 그 뒤에 4장에는 계산결과와 실험치에대한 비교검토가 설명되어 있고 마지막으로 5장에서는 본 연구에 대한 결론을 맺고 있다.