幂律流体同心环空内层流脉动流的数值分析
2011-09-28黄善波李兆敏
中国石油大学学报(自然科学版) 2011年2期
黄善波,李兆敏
(1.中国石油大学储运与建筑工程学院,山东青岛266555;2.中国石油大学石油工程学院,山东青岛266555)
幂律流体同心环空内层流脉动流的数值分析
黄善波1,李兆敏2
(1.中国石油大学储运与建筑工程学院,山东青岛266555;2.中国石油大学石油工程学院,山东青岛266555)
建立幂律流体环空内层流脉动流的数学模型,采用S IMPLE算法进行数值求解,得到幂律流体环空脉动层流的流动特性。结果表明:幂律流体环空脉动流的流动特性与稳态流动时差异较大;环空脉动流在距入口非常短的一段距离内就可达到充分发展,且不同时刻的入口段长度随时间而变化;低脉动频率下速度分布曲线类似于稳态时的抛物形分布,高频率下壁面附近的速度分布曲线发生扭曲,振荡速度的最大值出现在壁面附近;内、外壁面的摩擦系数和轴向压力梯度均近似满足正弦变化规律,脉动频率、振幅和流体流性指数的增加均会使壁面摩擦系数和轴向压力梯度及其变化幅度增大。
脉动流动;幂律流体;环空;流动特性;数值模拟
在平均值不为零的周期性压力梯度作用下的脉动流是一种典型的非定常流动,在工程中有着广泛的应用背景,并引起了学者们的广泛关注[1-13]。目前,这些研究大多是针对牛顿流体或圆管内的非牛顿流体,而对非牛顿流体环空内脉动流的研究则不多见。笔者采用数值分析的方法研究幂律流体环空内层流脉动流的流动规律。