Re数和曲率对180 弯管内涡结构的影响

朱清淋; 老大中; 马朝臣; 杨策; 王磊磊

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Re数和曲率对180 弯管内涡结构的影响

首发时间：2014-12-03

朱清淋 ¹
朱清淋（1988-），男，硕士，叶轮机械与增压技术
老大中 ¹
老大中（1957-），男，副教授，叶轮机械与增压技术
马朝臣 ² 杨策 ²
杨策（1964-），男，教授，叶轮机械与增压技术
王磊磊 ²

1、北京理工大学宇航学院，北京 100081
2、北京理工大学机械与车辆学院，北京 100081

摘要：弯管内部层流流动普遍存在，比如人体血管及微型换热器内部流动等。现有一些文献开展了弯管内部层流流动特性及流场结构演化过程的研究工作，但尚未触及弯管曲率影响理尼涡发生位置的问题，针对Re数与理尼涡生成之间的关联性关系也没有形成系统的认识。论文以层流条件下水在圆形截面180 弯管内的流动做为研究对象，重点关注Re数和曲率对理尼涡生成过程产生的影响，分析弯管内迪恩涡与理尼涡的产生及结构拓扑变化原因与规律，并系统地研究曲率对弯管内部理尼涡的影响作用。研究结果表明：在大曲率弯管中，速度在径向分布为先内侧大外侧小，后外侧大内侧小；而在小曲率弯管中，速度在径向分布为外侧大内侧小。在同一曲率下，流体进口Re数决定弯管中二次流的强度及是否出现理尼涡，即Re数越大，弯管中迪恩涡越强，迪恩涡卷吸边界层内低能流体产生理尼涡；在合适的进口Re数情况下，弯管的曲率大小决定了理尼涡出现的位置，即曲率越小，弯管中迪恩涡增强的速度越快，理尼涡形成的位置越靠前。

关键词： Re数弯管二次流曲率

For information in English, please click here

Re number and curvature effects on vortex structure in curved pipes

ZHU Qinglin ¹
朱清淋（1988-），男，硕士，叶轮机械与增压技术
LAO Dazhong ¹
老大中（1957-），男，副教授，叶轮机械与增压技术
MA Chaochen ² YANG Ce ²
杨策（1964-），男，教授，叶轮机械与增压技术
WANG Leilei ²

1、School of Aerospace Engineering, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081
2、School of Mechanical Engineering, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081

Abstract：The internal laminar flow in curved pipes are universal, such as the internal flow in human body blood vessel and the micro heat exchanger. Some research works of internal laminar flow characteristics in curved pipes and the flow field structure evolution process have conducted, but the effect of the pipes curvature on the Lyne vortex's generation position have not referred to, and the systematical study on the relationship between Re number and Lyne vortex's generation has not established yet. This work presented here studies the water flow in circular cross-section 180 curved pipe under the laminar flow condition, focuses on the effects of curvature and Re number on Lyne vortex's generation, analyses the causes and laws of Dean vortex and Lyne vortex's generation and structural topology change in curved pipes and systematically studied the effect of curvature on the Lyne vortex. The results show that in large curvature of curved pipes, the radial velocity distribution at inside is large and small at outside firstly, and then it is opposite, but in small curvature radius of curved pipes, the radial velocity distribution at outside is the large and small at inside. Under the same curvature, the inlet Re number decides the secondary flow strength and whether the Lyne vortex in curved pipes emerges or not, that is, the larger Re number the stronger Dean vortex appears, and Lyne vortex is generated due to the entraining low energy fluid in the boundary layer caused by Dean vortex. Under suitable inlet Re number condition, the curvature size of curved pipes decides the position of the Lyne vortex appears. That is the smaller the curvature, the faster the Dean vortex enhanced in the curved pipe, then enhanced the position of the Lyne vortex formation.????

Keywords： Re number curved pipe secondary flow curvature?????

基金：

1. 高等学校博士学科点专项基金（20111101130002）

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朱清淋，老大中，马朝臣，等. Re数和曲率对180 弯管内涡结构的影响[EB/OL]. 北京：中国科技论文在线 [2014-12-03]. http://www.paper.edu.cn/releasepaper/content/201412-106.

No.4620592678887141****

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论文编号	201412-106
论文题目	Re数和曲率对180 弯管内涡结构的影响
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