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- Title
Two-equation turbulence modeling of an oscillatory boundary layer under steep pressure gradient.
- Authors
Sana, Ahmad; Tanaka, Hitoshi
- Abstract
A total of seven versions of two-equation turbulence models (four versions of low Reynolds number k-ε model, one k-ω model and two versions of k-ε / k-ω blended models) are tested against the direct numerical simulation (DNS) data of a one-dimensional oscillatory boundary layer with flat crested free-stream velocity that results from a steep pressure gradient. A detailed comparison has been made for cross-stream velocity, turbulent kinetic energy (TKE), Reynolds stress, and ratio of Reynolds stress and turbulent kinetic energy. It is observed that the newer versions of k-ε model perform very well in predicting the velocity, turbulent kinetic energy, and Reynolds stress. The k-ω model and blended models underestimate the peak value of turbulent kinetic energy that may be explained by the Reynolds stress to TKE ratio in the logarithmic zone. The maximum bottom shear stress is well predicted by the k-ε model proposed by Sana et al. and the original k-ω model. Un total de sept versions de modèles de turbulence à deux équations (quatre versions du modèle k-ε à faible nombre de Reynolds, un modèle k-ω et deux versions de modèles mixtes k - ε/k-ω) ont été mis à l’épreuve avec des données DNS d’une couche limite oscillatoire unidimensionnelle avec une vitesse d’écoulement libre à crête rectiligne, engendrant un gradient de pression abrupt. Une comparaison détaillée a été faite de la vitesse transversale, de l’énergie cinétique turbulente, de la tension de Reynolds et du rapport tension de Reynolds et énergie cinétique turbulente. Il a été remarqué que les plus récentes versions du modèle k-ε prédisent très bien la vitesse, l’énergie turbulente cinétique et la tension de Reynolds. Le modèle k-ω et les modèles mixtes sous-estiment la valeur de crête de l’énergie turbulente cinétique, ce qui peut être expliqué par le rapport tension de Reynolds et énergie cinétique turbulente dans la zone logarithmique. Le modèle k-ε proposé par Sana et al. et le modèle k-ω original prédisent bien la contrainte de cisaillement maximale au fond.
- Subjects
TURBULENCE; OSCILLATING chemical reactions; REYNOLDS number; TURBULENT boundary layer; REYNOLDS stress
- Publication
Canadian Journal of Civil Engineering, 2010, Vol 37, Issue 4, p648
- ISSN
0315-1468
- Publication type
Article
- DOI
10.1139/L10-009