Portal de Periódicos da CAPES

Turbulence intensity and time-mean velocity distributions in low reynolds number turbulent pipe flows

1972; Elsevier BV; Volume: 15; Issue: 5 Linguagem: Inglês

10.1016/0017-9310(72)90240-2

1879-2189

William T. Pennell, E. M. Sparrow, E. R. G. Eckert,

Fluid Dynamics and Mixing

Measurements of the cross-sectional distributions of axial turbulence intensity and time-mean velocity in hydrodynamically developed pipe flows were made by means of a hot-film anemometer. The investigation was concerned with the low Reynolds number turbulent regime, and experiments were performed for five Reynolds numbers between 3200 and 24 000. Air was the working fluid. The present measurements, taken together with those of Laufer for high Reynolds number pipe flows (up to 500 000). establish that in the near-wall region characterized by y+ up to 25, the ratio of turbulence intensity to friction velocity is independent of Reynolds number. This same relative turbulence intensity is also independent of the Reynolds number in the neighborhood of the pipe centerline. The measured time-mean velocity distributions deviate more and more from the universal u+, y+ profile with decreasing Reynolds number below 10000. which corroborates the findings of previous investigations. On a fait, à l'aide d'un anémomètre à film chaud, des mesures de distribution dans une section droite d'intensité de turbulence axiale et de vitesse moyenne temporelles pour des écoulements hydro-dynamiquement développés dans un tube. L'étude concerne le régime turbulent à bas nombre de Reynolds et des expériences ont été menées pour cinq nombres de Reynolds compris en 3200 et 24000. Le fluide considéré est l'air. Les mesures décrites rassemblées avec celles de Laufer pour des écoulements dans des tubes à grand nombre de Reynolds (jusqu'à 500 000) établissent que dans la région proche de la paroi caractérisée par y+ atteignant 25, le rapport de l'intensité de turbulence à la vitesse de frottement est indépendant du nombre de Reynolds. Cette intensité relative de turbulence est aussi indépendante du nombre de Reynolds dans le voisinage de l'axe central du tuyau. Les distributions de vitesses moyennes temporelles mesurées s'écartent de plus en plus du profil universel u+, y+ quand le nombre de Reynolds décroît au-dessous de 10 000, ce qui confirme les résultats d'études antérieures. Mit Hilfe eines Heissfilmanemometers wurde die radiale Verteilung der axialen Turbulenzintensität und die mittlere Geschwindigkeit in einer hydrodynamisch eingelaufenen Rohrströmung bestimmt. Die Untersuchungen wurden im turbulenten Gebiet durchgeführt, bei 5 Reynolds-Zahlen zwischen 3200 und 24000. Als Fluid wurde Luft verwendet. Die vorliegenden Messungen zusammen mit denen von Laufer für die Rohrströmung bei grossen Reynolds-Zahlen (bis zu 500 000) zeigen, dass in der wandnahen Zone bis zu y+ = 25 das Verhältnis der Turbulenzintensität zur Reibungsgeschwindigkeit unabhängig von der Reynolds-Zahl ist. Diese relative Turbulenzintensität ist auch in der Nähe der Rohrachse unabhängig von der Reynolds-Zahl. Die gemessenen, über die Zeit gemittelten Geschwindig-keitsverteilungen weichen mit abnehmender Reynolds-Zahl, unter 100000, mehr und mehr von dem universellen Profil u+, y+ ab. Diese Tatsache bestätigt die Aussagen früherer Untersuchungen.