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Turbulent flow in converging nozzles,part one:boundary layer solution

Applied Mathematics and Mechanics(English Edition) 2011年第5期32卷 645-662页

作者： R.MADDAHIAN B.FARHANIEH B.FIROOZABADI Center of Excellence in Energy Conversion School of Mechanical Engineering Sharif University of Technology

The boundary layer integral method is used to investigate the development of the turbulent swirling flow at the entrance region of a conical nozzle. The governing equations in the spherical coordinate system are simplified with the boundary layer as- sumptions and integrated through the boundary layer. The resulting sets of differential equations are then solved by the fourth-order Adams predictor-corrector method. The free vortex and uniform velocity profiles are applied for the tangential and axial velocities at the inlet region, respectively. Due to the lack of experimental data for swirling flows in converging nozzles, the developed model is validated against the numerical simulations. The results of numerical simulations demonstrate the capability of the analytical model in predicting boundary layer parameters such as the boundary layer growth, the shear rate, the boundary layer thickness, and the swirl intensity decay rate for different cone angles. The proposed method introduces a simple and robust procedure to investigate the boundary layer parameters inside the converging geometries.

关键词： swirling flow converging nozzle swirl intensity decay rate boundary layer integral method analytical solution

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