An integral criterion for turbulence suppression in swirling flows
Notice bibliographique
Résumé
Abstract A numerical study of flow in rotating pipes was conducted to elucidate the relative importance of convection and turbulence. CFD (Computational Fluid Dynamics) simulations of flow inside a rotating pipe (D = 2 cm and L/D = 20) were carried out, using the Reynolds Stress Model, for four different Reynolds numbers and a range of rotation numbers. The objective was to gain a deeper understanding of the interaction between fluid forces in swirling flows. This widely‐studied model problem was used to ascertain the conditions under which computationally cheaper turbulence models such as the k‐ϵ model should be accurate. We identified a dimensionless rotation parameter that delineates the condition at which decreasing turbulence force equals increasing convective force as rotational speed increases. This dimensionless number establishes a criterion for knowing which forces are dominant, and thereby a rational basis for choosing turbulence models that are both cost‐effective and accurate. We found a universal, critical threshold that determines when convective forces dominate over turbulence forces. This threshold determination is based on an ‘integral measure criterion’ of local forces in the radial direction. The threshold itself is defined by a dimensionless rotation number, N, based on the ratio of the circumferential and axial flow velocities. The critical value was found to be Ncr = 0.45. Above this, convection dominates; below it, turbulence dominates. This finding will facilitate selection of CFD models to optimize cost and accuracy for modelling swirling flows. For example, k‐ϵ models suffice when Ncr < 0.45, but more complex models are required for higher values.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,003 | 0,010 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,002 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,003 |
| Communication savante | 0,002 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 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 source (Gemma direct ou Codex distillé), 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 ».