Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Secondary motion in turbulent duct flows with aspect ratio 1:1 & 3:1
KTH, School of Engineering Sciences (SCI).
KTH, School of Engineering Sciences (SCI).
2019 (English)Independent thesis Basic level (degree of Bachelor), 10 credits / 15 HE creditsStudent thesisAlternative title
Sekundär rörelse i turbulent kanalströmning med bredd-höjdförhållande 1:1 & 3:1 (Swedish)
Abstract [en]

The aim of this thesis is to investigate the differences between Reynolds-number effects and aspect-ratio effects for the secondary motion in turbulent duct flows, using data from Direct Numerical Simulation (DNS) from Nek5000, a high-order solver for computational fluid dynamics. The secondary motion is referred to as the mean flow in the plane perpendicular to the streamwise direction of the flow. Two study cases are considered: ducts with aspect ratio (duct width, W, divided by duct height, H) 1:1 for friction Reynolds number Reτ “ 180 vs. Reτ “ 360, and ducts with aspect ratio 1:1 for Reτ “ 180 vs. aspect ratio 3:1 for Reτ “ 180. Of particular interest is the contribution to the secondary motion from intense events in the corner and center regions of the flow, where intense events in this case refer turbulent fluctuations in the streamwise and vertical direction such as sweeps (motion in towards the wall) and ejections (motion outwards from the wall) which magnitude fulfil a certain threshold value. The contribution to the secondary motion from these coherent structures of different magnitude (i.e. different threshold values) were calculated using a method called Quadrant Analysis. Our results show that the most intense events of sweeps and ejections contribute the same to the secondary motion at the corner and center regions for both of the different Reynolds number cases as well as for both of the different aspect ratio cases, when comparing profiles at corresponding regions. Further we have seen, when comparing the different aspect ratios, that this similar contribution from the intense events holds even when the secondary flow itself differs significantly between the two cases. Thus, our results suggest that the most intense events, both near the corner and at the center appear to a large extent unaffected by the secondary motion.

Abstract [sv]

Syftet med denna uppsats är att undersöka skillnaderna i det sekundära flödet för olika Reynoldstal och bredd-höjd förhållanden i turbulenta, rektangulära, kanalflöden med data ifrån Direct Numerical Simulations (DNS) som har lösts med Nek5000. Det sekundära flödet definieras som det genomsnittliga flödet i planet vinkelrätt mot flödets strömriktning. Två studiefall beaktades: rektangulära kanaler med bredd-höjd förhållande 1:1 och friktions Reynolds tal Reτ “ 180 mot Reτ “ 360, och kanaler and med bredd-höjd förhållande 1:1 för Reτ “ 180 mot bredd-höjd förhållande 3:1 för Reτ “ 180. Av särskilt intresse är bidraget till den sekundära rörelsen från intensiva händelser i hörn och center regionerna, där de intensiva händelserna avser turbulenta fluktuationer i strömriktningen och vertikala riktningen såsom händelse av svepning (rörelse in mot väggen) och utkastning (rörelse ut från väggen) vars magnitud uppfyller ett visst tröskelvärde. Bidraget till den sekundära rörelsen från dessa koherenta strukturer av olika magnitud (olika tröskelvärden) beräknades med en metod kallad Quadrant Analysis. Våra resultat visar på att de mest intensiva händelserna bidrar likartat till den sekundära rörelsen vid hörnregionerna och centerregionerna både för fallet med olika Reynoldstal samt för fallet med olika bredd-höjd förhållanden, när profiler vid motsvarande områden jämförs. Vidare har vi observerat, när vi jämfört olika bredd-höjd förhållanden, att bidragen från de intensiva händelserna fortfarande är likartade även när den sekundära rörelsen i sig själv skiljer sig avsevärt mellan de två fallen. Således påvisar våra resultat att de mest intensiva händelserna, både nära hörnregionerna och centerregionerna, verkar till stor utsträckning vara oberoende av den sekundära rörelsen.

Place, publisher, year, edition, pages
2019.
Series
TRITA-SCI-GRU ; 2019:191
National Category
Engineering and Technology
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-254828OAI: oai:DiVA.org:kth-254828DiVA, id: diva2:1335505
Supervisors
Examiners
Available from: 2019-07-05 Created: 2019-07-05 Last updated: 2019-07-05Bibliographically approved

Open Access in DiVA

No full text in DiVA

By organisation
School of Engineering Sciences (SCI)
Engineering and Technology

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 3 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf