A mixing length model for turbulent flow in constant cross section ducts

In this paper, a study is made of the damping influence of the wall on turbulent fluid flow. By considering the oscillation of the whole of the boundary, van Driest's original hypothesis has been extended to obtain the wall damping factor in flow in a duct of constant cross section. The damping factor is used in conjunction with mixing length expressions to obtain the velocity field. Particular examples considered are plane parallel flow and axisymmetric flow in a pipe and in an annulus.

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Ein Modell für die Mischungslänge von turbulenten Strömungen in Rohren mit konstantem Querschnitt

Zusammenfassung In dieser Arbeit wurde der dämpfende Wandeinfluß in turbulenten Strömungen untersucht. Unter Berücksichtigung der Schwingungen in der gesamten Grenzschicht wurde die ursprüngliche Theorie von van Driest erweitert und ein Dämpfungsfaktor an der Wand in Rohrströmungen mit konstantem Querschnitt ermittelt. Dieser Dämpfungsfaktor diente in Verbindung mit Ausdrücken für die Mischungslänge zur Bestimmung des Geschwindigkeitsfeldes. Ausgewählte Beispiele waren die ebene Parallelströmung sowie die Zylinderströmung in einem Rohr und einem Ringspalt.

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Nomenclature A, A^*(=Au/v) Parameter defined in text - b, b^*(=bu/v) semi-width of parallel plate channel - c(= 1/A) parameter defined in text - E[, /2] complete elliptic integral of the second kind - d damping factor - F, G, H functions - l, l^*(=/v) mixing length - M_O, _O functions - r, r^*(=ru/v) radius - A real part of function - R, S, T, U functions - u, u^*(=u/u) velocity in flow direction Z - friction velocity - x, y, z co-ordinates (z in flow direction) - y^*(=yu/v) non-dimensional wall distance - fluid density - , _eff kinematic viscosity, effective kinematic viscosity - phase angle, or polar coordinate angle - shear stress - (=r/r_W) radius ratio - angular velocitySuffixes w wall value - far from a wall