Assessment of the Turbulent Prandtl Number Effect on Simulating Heat Transfer Characteristics of Supercritical Water Flow in Bare Tubes
Notice bibliographique
Résumé
Computational Fluid Dynamics (CFD) is a numerical approach to modelling fluids in multidimensional space using the Navier-Stokes equations and databases of fluid properties to arrive at a full simulation of a fluid dynamics and heat transfer system. The turbulence models employed in CFD are a set of equations that determine the turbulence transport terms in the mean flow equations. They are based on hypotheses about the process of turbulence, and as such require empirical input in the form of constants or functions, in order to achieve closure. By introducing a set of empirical constants to a model, that model then becomes valid for certain flow conditions, or for a range of flows. Of those constants, the turbulent Prandtl number appears in multiple equations; energy, momentum, turbulent kinetic energy, turbulent kinetic energy dissipation rate, etc. and the value it takes in each equation is different and chosen empirically to fit a wide range of flows in the subcritical region. The studies that attempt to find the effect of varying the turbulent Pr number on simulation results, often only mention one number; presumably the one that appears in the energy equation (although it is never explicitly explained). The rest of the constants are treated as universally acceptable for generalized flow and not tested for their effect on flow parameters. A numerical study on heat transfer to supercritical water flowing in a vertical tube is carried out using the ANSYS FLUENT code and employing the Realizable k-ε (RKE) and the SST k-ε turbulence models. The 3-D mesh consists of a 1/8 slice (45° radially) of a bare tube. The study explored the effects of turbulent Pr numbers, and their variations, in order to understand their significance, and to build on previous knowledge to modify the turbulence models and achieve higher accuracy in simulating experimental conditions. The numerical results of 3D flow and thermal distributions under normal and deteriorated heat transfer conditions are compared to experimental results. The distributions of temperature and turbulence levels are used to understand the underlying phenomena of the heat transfer deterioration in supercritical water flows. Reducing the energy turbulent Pr number produced the most accurate prediction of the deterioration in heat transfer, by altering the production term due to buoyancy, which appears in the equations for turbulent kinetic energy as well as its dissipation rate. The buoyancy forces in upward flows act to reduce the turbulent shear stress, resulting in localized increase in wall temperatures.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».