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A Critical Evaluation of the Classical $k-\varepsilon$ Model and Wall-Laws for Unsteady Flows over Bluff Bodies

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Academic year: 2021

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(1)A Critical Evaluation of the Classical k − ε Model and Wall-Laws for Unsteady Flows over Bluff Bodies Bijan Mohammadi, Gorazd Medic. To cite this version: Bijan Mohammadi, Gorazd Medic. A Critical Evaluation of the Classical k − ε Model and Wall-Laws for Unsteady Flows over Bluff Bodies. [Research Report] RR-3056, INRIA. 1996. �inria-00073636�. HAL Id: inria-00073636 https://hal.inria.fr/inria-00073636 Submitted on 24 May 2006. HAL is a multi-disciplinary open access archive for the deposit and dissemination of scientific research documents, whether they are published or not. The documents may come from teaching and research institutions in France or abroad, or from public or private research centers.. L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant des établissements d’enseignement et de recherche français ou étrangers, des laboratoires publics ou privés..

(2) INSTITUT NATIONAL DE RECHERCHE EN INFORMATIQUE ET EN AUTOMATIQUE. . . A Critical Evaluation of the Classical Model and Wall-Laws for Unsteady Flows over Bluff Bodies Bijan Mohammadi and Gorazd Medic. N ˚ 3056 Decembre 1996 ` THEME 4. ISSN 0249-6399. apport de recherche.

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(85) 1.5 experiment [4] experiment - Bearman et al [4] experiment - Otsuki et al [4] RSE + wall functions [15] two layer RSE [15] two layer k-epsilon [15] LES - Murakami et al [4] present analysis - k-epsilon+WL. 1. 0.5. Cp. 0. -0.5. -1. -1.5. -2. -2.5. ¹mn›o ‡ gH• †ã‡ g }u}Xo ‡ g € m~}´t ‡ mn”ªoqtumwvyxr[pwvyxq›@t e gš}Xo ‡ ®arƒ/gv[®St e gšƒ/]pwmnx € g ‡ · ƒ/¿ _pnmwx € g ‡ Ĺms}{€ ‡ g e }´g!x_‡ tug € mnx ¹mw›yo e ‡ g‡ —]·  „_{g ‡ mwhcg!x_‡ t¬r[p € r[t¼rÈ® ‡ vy€h € À ] x%r[x ‡€ ’“e o ‡ Àr[ v,g!t@r € p Œ }Xg!l g  J•/ƒ/ivy²hcÃ:{ªr[xoqt¬r ttumnvg x}/g ğ}´t oqe pwt¬g‚}S{ v[‡ ®Ÿg vy}Xg!t x_gt ‡ }´g mn}´h@oªpnoqt¬p~}r[tuoqmwxvyx€ g}:‡ r °a{ g ‡ g r[€ ps}Xmsƒ/vtmwxt e ƒ/pngo pwg!g xq›y· t e }ãv[®j®²v t e t gDg}Xg!{r ‡ l‚r[t|r[mnxvyx !vxqgr x € ›mn±7g{v7v ‡ r › ‡ gg!hcg!x_t«zmwt e t e gg„]{g ‡ mnhcg!x_t¬}#mwx+t e gE® ‡ g!g/°¾}´t ‡ g r h ±7g!pnv_ƒmntXcr {]° { ‡ v7ryƒ e mwxq› ‡ g!›y€ mwvyx9· ‡ oqtÄq‡ mnxt e m~} e ‡ g!›mnevyx©‡ ÄÅt edge g!„_{g ‡ mwhcg!x_e t¬r p ‡ € r[t¬r@v[‡ ®¯’“o ‡ r[v r[x € À ]xº‡ r ‡ g }´mwe ›yxqm 1ƒ!r x]t|epn m 1g g!x_t® e vyh g rƒ vyt ‡ g · ms}zpng r ±7g e }t g‡ ® g!g/°¾}´‡ t g r h ±7g!‡ pnv_ƒmntXcr {q{ v7r ° ƒ mnxq›‡ h‚e g ƒ r[xqe m~}´h}´vhcg v ‡ «Êoqxƒ/pwg r ·½Æxr[pwpŸƒ!‡ury‡ }Xg7€ Äqt g{ g }´g!‡x_t g }´oqpwt¬}z€ r Œ g€ }Xmn›yxªm 1ƒ!r x]dt|e pn ”‡ g!tut|g t r[xºt g€ tX«¯v[e °apsr!7e g ƒ/vyhc{ªoqt¬r tumn€ vx};ƒ!Àr mng voqt;€ ”_ r x 7g@r[x v m Je •‘Æ· g g }´oqpwt¬}#vy”qt¼€r[mwxq€ g «z€ mwt t g;}Xmnhc{ªe png zr e p «z‡ mwx]° ‡ vyhDr „hcv e g!p”_e @’“g!xq›š‡ g!t¯r[p ­•/i  er ±7g4r[p~}´v ”g!g!xmnxƒ/pwo g Äqr[x e mntj}Xg!g!hD€ }e t r[tje t ‡ g!m r ‡ › gg!hcg!e x_t‡«z‡ mwt t gšg!„_{Åg mnh‚€ g!x]t¼}#e ms}e t g”g € }´tÄ ”qoqtzmwth@o}´tS”g;g!h‚{ ry}Xm !g t r[tzt g g4r gxqvvyt g g }´oªpnt¬}v”qt¬r mnxqg «zmnt t ms}Shcv g!p r!±r[mnp~r[”qpwg7· de g}Xt ‡ g r[hcpwmnxqg }9vy”ªt¬r[mwxqg € ”_t e g Œ l  hcv € g!pqo}Xmnxq›š«zr[pwpq®²oqxƒ/t|mnvyx³} ­•!‘ aÄ À  l@ƒvyh° {qoqt¼r[e t|mnvyx³e } ¿ ‰Îo ‡ r ‡ r hDr[m#gt‡ r € p Ã4r[x € e t e e g@g!‡ „_{g ‡ mwhcg!x_t¬r[pwpn € € g!tug ‡ hce mnxªe g € v‡ xqg } J•i #®²v ‡‡ t´«¯e v v[® t gD{ ‡ r}´g }‚r gƒ/vhc{r g € «zmnt t € g g }Xe oqpnt¼e }vy”qt¼r[mnxªg ‡ «zmwt e t gD{ ¿ g }´g!x_t@‡ r[{q{ v7dreƒ o}Xmn‡ xq›vo «

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(88) 1. 0.8. 0.6. u/U0. 0.4. 0.2. 0. experiment - Durao et al [4] experiment - Lyn [4] Baldwin-Lomax - Deng et al [4] RSE + wall functions [15] two layer RSE [15] two layer k-epsilon [15] LES - Murakami et al [4] present analysis - k-epsilon+WL. -0.2. -0.4 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. ¹mw›yo ‡ g—  d mnhcg4hcg r[x e v ‡ m !vx]t¼r[p9±7g!pwv_ƒ/mntX@ƒ/vhc{vyxqg!x_t '  [r pwvyxq›@t e gšƒ/gx]t|g ‡ pwmnxqg7· x/D. d e g € g!t¼r[mnp~};v[®4t e gµ³v[«mnxt e gc±_msƒmnxqmwt´Èr[x € mwx2t e g‚«zr 7g‚v[®jt e gDƒ/_pnmnx € g ‡ ƒ!r[x¨”g r[€ x³r[pn‡  !g € t eq‡ voq› e ›o ‡ g }‚]Ä;‘¿ r[x € ˜º« e g ‡ gÎte e g,‡ hcg ‡ r x e v ‡ € m ‡vyx_t¬r[p4±7g!pnv_ƒ/€ mwtX e % ' m~}´t mn”qoªtumnvx r pnvyxª› ) — „7°Æ{v7}Xmnt|mnvyx v ®št g g r ƒ/_pnmnx g «zr pnp²Ãr x t ghcg r x psr tug ‡ r[p9±7g!pwv_ƒ/mntX % ±r ‡ msr tumnvx,r pnvyxª›t e gšƒ/g!x_tug ‡ pnmnxªg ®²v ‡ { e ry}Xg }•r x € –r ‡ g›mn±7g!x©· Svyxe}Xm € g ‡ mnxª€ ›Et e e gzhcg r x e v ‡ m !e vx]t¼r[pq±7gpnv_ƒ/mwt´šƒ/vhc‡ {vyxqgx]t € % ' € mse }´t ‡ mw”qoqtumwvyx9Ämnt#h@o}´t ”gg!hc{ ry}´m !g e t r[txqvyxªgv[®¯t g@ƒvye,hce {qoª‡ t¬r[t|mnvx}“{ g }´g!x_tug ‡ e mnx ­•/i  rye }j›ymn±7gx,xqg!€›7r ‡tumw±7€ g ±7g!e pwv_ƒ/mnt|mne g }¯r[tjt ‡ gH}ur[h‚gEt|mn€ hcg4vyx,e ”vyt e v m !evx]t¼r[p9«zr pnp~}

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(95) 2 experiment - Lyn [4] RSE + wall functions [15] two layer RSE [15] LES - Murakami et al [4]. Phase 1 1.5. 1. y/D. 0.5. 0. present analysis - k-epsilon+WL present analysis - k-epsilon+WL+twolayer. -0.5. -1. -1.5. -2 -1. -0.5. 0. æ  /å æ ²ç 9ç ;â â ²çéâ âzæ. 0.5 <u>/U0. . 0 -

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(98) 1.5 experiment - Lyn [4] RSE + wall functions [15] two layer RSE [15] LES - Murakami et al [4]. Phase 1. 1. <v>/U0. 0.5. 0. -0.5. -1 present analysis - k-epsilon+WL present analysis - k-epsilon+WL+twolayer -1.5 0. 2. 4. æ  å æ ç 9ç jâ yâ ²çéâ âjæ. 6. 8. . 0.

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(102) 1.5 experiment - Lyn [4] RSE + wall functions [15] two layer RSE [15] LES - Murakami et al [4]. Phase 9. 1. <v>/U0. 0.5. 0. -0.5. -1 present analysis - k-epsilon+WL present analysis - k-epsilon+WL+twolayer -1.5 0. 2. 4. æ  å æ ç 9ç jâ yâ ²çéâ âjæ. 6. 8. . 0.

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