Flow Structure of a Three-Dimensional Turbulent Wall Jet

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

A numerical simulation is conducted to study the flow of a three-dimensional incompressible wall jet. The study is aimed to determine the flow structure and to compare the propagation mechanisms of turbulent and laminar wall jets. The numerical solution of the Navier–Stokes equations in the turbulent case is obtained using the wall-resolved large eddy simulation. The simulation results are compared with experimental data.

About the authors

A. M. Gaifullin

Zhukovksy Central Aerohydrodynamic Institute

Author for correspondence.
Email: gaifullin@tsagi.ru
Russia, Zhukovsky

A. S. Shcheglov

Zhukovksy Central Aerohydrodynamic Institute

Author for correspondence.
Email: shcheglov@phystech.edu
Russia, Zhukovsky

References

  1. Akatnov N.I. Propagation of a plane laminar jet of incompressible liquid along a solid wall // Tr. Leningr. Politekhn. In-ta, Energomash., Tekh. Gidromekh., 1953, no. 5, pp. 24–31. (in Russian)
  2. Glauert M.B. The wall jet // J. Fluid Mech., 1956, vol. 1, pp. 625–643.
  3. Schlichting H. Laminare Strahlausbreitung // Z. Angew. Math. Mech., 1933, Bd. 13, H. 4, pp. 260–263.
  4. Landau L.D. A new exact solution of the Navier–Stokes equations // Dokl. Akad. Nauk SSSR, 1944, Т. 43, no. 7, pp. 299–301. (in Russian)
  5. But I.I., Gaifullin A.M., Zhvick V.V. Far field of a three-dimensional laminar wall jet // Fluid Dyn., 2021, no. 6, pp. 51–61.
  6. Gaifullin A.M., Shcheglov A.S. Self-similarity of a wall jet with swirl // Lobachevskii J. Math., 2022, vol. 43, no. 5, pp. 1098–1103.
  7. Newman B., Patel R., Savage S., Tjio H. Three-dimensional wall jet originating from a circular orifice // Aeron. Quart., 1972, vol. 23, no. 3, pp. 188–200.
  8. Matsuda H., Iida S., Hayakawa M. Coherent structures in a three-dimensional wall jet // ASME. J. Fluids Eng., 1990, vol. 112, no. 4, pp. 462–467.
  9. Padmanabham G., Lakshmana Gowda B.H. Mean and turbulence characteristics of a class of three-dimensional wall jets. Pt. 1: Mean flow characteristics // ASME. J. Fluids Eng., 1991, vol. 113, no. 4, pp. 620–628.
  10. Law A.W.-K., Herlina. An experimental study on turbulent circular wall jets // J. Hydraul. Eng., 2002, vol. 128, no. 2, pp. 161–174.
  11. Sun H., Ewing D. Effect of initial and boundary conditions on development of three-dimensional wall jets // 40th AIAA Aerosp. Sci. Meeting & Exhibit., 2002, pp. 733.
  12. Hall J.W., Ewing D. Three-dimensional turbulent wall jets issuing from moderate-aspect-ratio rectangular channels // AIAA J., 2007, vol. 45, pp. 1177–1186.
  13. Inoue Y., Yano H., Yamashita S. Experimental study on a three-dimensional wall jet // J. Fluid Sci.&Technol., 2007, vol. 2, no. 3, pp. 655–664.
  14. Namgyal L., Hall J. Reynolds stress distribution and turbulence generated secondary flow in the turbulent three-dimensional wall jet // J. Fluid Mech., 2016, vol. 800, pp. 613–644.
  15. Agelin-Chaab M., Tachie M.F. Characteristics of turbulent three-dimensional wall jets // ASME. J. Fluids Eng., 2011, vol. 133, no. 2.
  16. Pani B.S., Rajaratnam N. Swirling circular turbulent wall jets // J. Hydraul. Res., 1976, vol. 14, no. 2, pp. 145–154.
  17. Kumar S., Kumar A. Effect of initial conditions on mean flow characteristics of a three dimensional turbulent wall jet // Proc. Inst. Mech. Engineers, Pt. C: J. Mech. Engng. Sci., 2021, vol. 235, no. 22, pp. 6177–6190.
  18. Craft T., Launder B. On the spreading mechanism of the three-dimensional turbulent wall jet // J. Fluid Mech., 2001, vol. 435, pp. 305–326.
  19. Khosronejad A., Rennie C.D. Three-dimensional numerical modeling of unconfined and confined wall-jet flow with two different turbulence models // Canadian J. Civil Engng., 2010, vol. 37, no. 4, pp. 576–587.
  20. Kakka P., Anupindi K. Flow and thermal characteristics of three-dimensional turbulent wall jet // Phys. Fluids, 2021, vol. 33, no. 2.
  21. Nicoud F., Ducros F. Subgrid-scale stress modelling based on the square of the velocity gradient tensor // Flow, Turbul.&Combust., 1999, vol. 62, no. 3, pp. 183–200.
  22. Van Doormaal J.P., Raithby G.D. Enhancements of the SIMPLE method for predicting incompressible fluid flows // Numer. Heat Transfer, 1984, vol. 7, no. 2, pp. 147–163.
  23. Menter F.R. Best Practice: Scale-Resolving Simulations in Ansys CFD. https://www.ansys.com/content/dam/product/fluids/cfd/tb-best-practices-scale-resolving-models.pdf

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2.

Download (485KB)
Indexing metadata
3.

Download (137KB)
Indexing metadata
4.

Download (112KB)
Indexing metadata
5.

Download (59KB)
Indexing metadata
6.

Download (214KB)
Indexing metadata
7.

Download (93KB)
Indexing metadata
8.

Download (68KB)
Indexing metadata
9.

Download (198KB)
Indexing metadata
10.

Download (537KB)
Indexing metadata
11.

Download (527KB)
Indexing metadata
12.

Download (575KB)
Indexing metadata
13.

Download (657KB)
Indexing metadata
14.

Download (643KB)
Indexing metadata
15.

Download (624KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2023 А.М. Гайфуллин, А.С. Щеглов

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».