Evaluation of Turbulence Models for the Air Flow in a Planar Nozzle

Ingenius. Revista de Ciencia y Tecnología

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Title Evaluation of Turbulence Models for the Air Flow in a Planar Nozzle
Evaluación de modelos de turbulencia para el flujo de aire en una tobera plana
 
Creator Tolentino Masgo, San Luis Baudilio
 
Subject Air flow
turbulence models
Shock wave
Static pressure
Planar nozzle
supersonic speed
flujo de aire
modelos de turbulencia
onda de choque
presión estática
tobera plana
velocidad supersónica
 
Description In gas flows at supersonic speeds, shock waves, flow separation and turbulence are produced due to sudden changes in pressure. The behavior of the compressible flow can be studied by experimental equipment or by numerical methods with codes of the computational fluid dynamics (CFD). In the present work, the air flow is simulated in a 2D computational domain with the ANSYS-Fluent code version 12.1 for the geometry of a planar nozzle, using the Reynolds averaged Navier-Stokes (RANS) equation, with the objective of evaluating five turbulence models: SST k-ω, k-e standard, k-ω standard, k-kl-ω of transition and RSM. Numerical results of static pressure profiles were obtained for the walls of the nozzle and of the shock wave forms in the flow field, for two conditions of pressure ratios and , which were compared with the experimental data of Hunter's work. It is concluded that the numerical results obtained with the turbulence model SST k- of Menter (1994) are more adjusted to the experimental data of static pressure and shock wave forms.
En los flujos de gas a velocidades supersónicas se producen ondas de choque, separación del flujo y turbulencia debido a cambios repentinos de la presión. El comportamiento del flujo compresible se puede estudiar mediante equipos experimentales o por métodos numéricos con códigos de la dinámica de fluidos computacional (DFC). En el presente trabajo, el flujo de aire se simula en un dominio computacional 2D con el código ANSYS-Fluent versión 12.1 para la geometría de una tobera plana, utilizando la ecuación de Navier-Stokes de número de Reynolds promedio (NSRP), con el objetivo de evaluar cinco modelos de turbulencia: SST k-ω, k-e estándar, k-ω estándar, k-kl-ω de transición y RSM. Se obtuvieron resultados numéricos de perfiles de presión estática para las paredes de la tobera y de formas de ondas de choque en el campo de flujo, para dos condiciones de relaciones de presión y , los cuales fueron comparados con los datos experimentales del trabajo de Hunter. Se concluye que los resultados numéricos obtenidos con el modelo de turbulencia SST k-ω de Menter (1994) están más ajustados a los datos experimentales de presión estática y de formas de ondas de choque.
 
 
Publisher Universidad Politécnica Salesiana
 
Date 2019-06-28
 
Type info:eu-repo/semantics/article
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
 
Format application/pdf
application/pdf
text/html
application/zip
text/html
 
Identifier https://ingenius.ups.edu.ec/index.php/ingenius/article/view/22.2019.03
10.17163/ings.n22.2019.03
 
Source Ingenius; No 22 (2019): july-december; 25-37
Ingenius; Núm. 22 (2019): julio-diciembre; 25-37
Ingenius; n. 22 (2019): julio-diciembre; 25-37
1390-860X
1390-650X
10.17163/ings.n22
 
Language spa
eng
 
Relation https://ingenius.ups.edu.ec/index.php/ingenius/article/view/22.2019.03/3253
https://ingenius.ups.edu.ec/index.php/ingenius/article/view/22.2019.03/3278
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https://ingenius.ups.edu.ec/index.php/ingenius/article/view/22.2019.03/3342
https://ingenius.ups.edu.ec/index.php/ingenius/article/view/22.2019.03/3422
 
Rights Derechos de autor 2019 Universidad Politécnica Salesiana
https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0
 

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