Thermal field () investigation of a non-reactive turbulent jet with variable density

Investigation du champ thermique () dans un jet turbulent non réactif à masse volumique variable

K. Bensayah1, M. Aouissi1, A. Benchatti2, A. Medjelled1, H.A. Benhorma2, A. Bounif1

1 Laboratoire Carburants Gazeux et Environnement, Oran

2 Laboratoire de Génie mécanique, Laghouat, B.P 17050 Cedex 09, Cité Bouameur, Mamourah, Laghouat 03000, Algérie

* Corresponding author. E-mail: benskha@yahoo.fr

Received: 16 February 2005; revised version accepted: 06 February 2006

Abstract

The aim of this work is the modelling and numerical simulation of an axisymetric turbulent round jet with variable density. We are more particularly interested in the study of a passive scalar (T2, eT) in the thermal field. An important number of transport equation models for the scalar dissipation rate (eT) were recently proposed by various authors. The main objective of this paper is the investigation of density effect on thermal field fluctuations, with the use of transport equation of scalar dissipation rate instead of the well known algebraic expression based on the assumption that mechanical and scalar turbulent time scales are proportional. These simulation results based on one point closure with first order (k-e) are discussed and compared with experimental data as well as previous simulation results.

Keywords: Modelling, turbulence; Axisymetric jets; Thermal field, (k-e) turbulence model.

Résumé

Le présent travail a pour objet la modélisation et la simulation numérique d’un jet rond turbulent axisymétrique à masse volumique variable. On s’intéresse plus particulièrement à l’étude du champ thermique d’un scalaire passif (T2,eT). Un nombre assez important de modèles de l’équation de transport du taux de dissipation eT ont été récemment proposés par plusieurs auteurs. L’objectif de cet article est de mettre en évidence, par le calcul, l’effet de densité sur le champ thermique, avec l’utilisation d’une équation de transport pour eT au lieu d’une expression algébrique basée sur la proportionnalité entre les échelles de temps mécaniques et scalaires turbulents. Cette équation a pour intérêt la caractérisation de l’état d’équilibre dans les écoulements turbulents réactifs, permettant ainsi la détermination de l’évolution du temps caractéristique, qui n’est plus constant dans ce type d’écoulement. Ces résultats de simulation, basés sur des modèles de fermeture en un point au premier ordre (k-e), sont discutés en comparaison avec des données expérimentales et numériques.

Mots-clés : Modélisation; turbulence; Jets axisymétrique; Champ thermique; Modèle de turbulence dynamique (k-e).

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