介绍低Re数管流中进口段长度确定的重要性以及现有研究中存在的问题和不足之处,特别是低Re数情况下Prandtl边界层微分方程组的局限性。
明确本文的研究目标,即通过数值模拟手段探索低Re数管流中进口段长度的变化规律,并确定解析解成立的下限Re数范围。
概述本研究采用的数值模拟方法,包括NS方程组的求解以及OpenFOAM开源程序包的应用。
介绍本文的章节安排,包括低Re数管流中进口段长度的基本概念、数值模拟的具体步骤、结果分析及结论。
详细解释低Re数管流中的进口段概念,包括其定义、形成机制以及与充分发展段的区别。
探讨影响低Re数管流中进口段长度的关键因素,如雷诺数(Re)、管径(D)等。
介绍现有的进口段长度解析解,即Le/D=0.06Re,并讨论其在低Re数时的局限性。
详细介绍采用OpenFOAM开源程序包进行数值模拟的方法和技术细节,包括NS方程组的求解策略。
概述数值模拟中采用的研究参数,包括不同Re数范围(如Re=0.1、1、3、6、10、15、20)和Wi数(如Wi=0.2、0.6、1.0、3.0、5.0)。
展示数值模拟得到的低Re数管流中进口段长度的变化趋势,并与理论解析解进行对比分析。
详细讨论数值模拟结果与理论解析解之间的差异,探讨导致这些差异的原因。
根据数值模拟结果,确定进口段解析解成立的下限Re数范围。
总结本文的主要研究结论,包括低Re数管流中进口段长度的变化规律及其与理论解析解的对比结果。
基于研究结论,提出修正进口段解析解的建议,并对未来研究方向提出建议。