Assessment of turbulence RANS models for axysimmetric round free jet problem/Avaliacao de modelos RANS de turbulencia para o problema de jato livre circular axissimetrico

• Published in: Acta scientiarum. Technology Vol. 33; no. 4; p. 425
• Main Authors: Stroher, Gylles Ricardo, Nicoleti, Joel Fernando, Zaparoli, Edson Luiz, Stroher, Gisely Luzia, de Andrade, Claudia Regina
• Format: Journal Article
• Language: Spanish
• Published: Universidade Estadual de Maringa 01.10.2011
• ISSN: 1806-2563
• DOI: 10.4025/actascitechnol.v33i4.8312

In the present study, the problem of axisymmetric round free jet was numerically solved. The governing equations (continuity, momentum, energy and turbulence) were discretized using the finite volume method. In order to determine which models provide the best prediction for the flow field of a turbulent free jet, three models (standard k-ζ, realizable k-ζ and v2-f) were tested on the following flow regimes: incompressible, subsonic and over-expanded supersonic. The numerical results from each simulated case were compared with experimental available data in the literature. None of the turbulence models tested predicted adequately the three flow regimes. Nevertheless, according to results, the k-ζ realizable model presented better agreement to the experimental data for the incompressible and supersonic regimes, whereas the v2-f model better predicted the flow for subsonic regime. Keywords: computational fluids dynamics, finite volume, turbulent free jet, turbulence RANS models. No presente trabalho, o problema de jato livre circular axissimetrico foi resolvido numericamente. A equacao da conservacao de massa, momento, energia e da modelagem da turbulencia foram discretizadas aplicando o metodo de volumes finitos. Tres modelos RANS de turbulencia sem modificacoes foram testados, k-ζ padrao, k-ζ realizavel e v2-f para determinar quais modelos proveem a melhor previsao do campo de escoamento de um jato livre turbulento nos seguintes regimes de escoamento: incompressivel, subsonico e supersonico sobrexpandido. Os resultados numericos para cada caso simulado foram comparados com dados experimentais disponiveis na literatura. Nenhum modelo de turbulencia testado previu satisfatoriamente os tres regimes de escoamentos, e o modelo k-ζ realizavel mostrou melhor concordancia frente aos dados experimentais para o regime incompressivel e supersonico, enquanto o modelo v2-f mostrou melhor previsao do escoamento para o regime subsonico. Palavras-chave: dinamica dos fluidos computacional, volume finito, jato livre turbulento, modelos RANS de turbulencia.