This study presents a partially averaged Navier–Stokes model, MSST PANS, based on a modified SST [Formula: see text] turbulence model to predict turbulent flows with large streamline curvature. The model was validated for turbulent flow in a [Formula: see text] curved rectangular duct (Re = 224,000) to assess the MSST PANS capabilities. The predictions are compared against flow simulations for the same curved rectangular duct using four turbulence models including the standard [Formula: see text] model, SST [Formula: see text] model, [Formula: see text] PANS model and SST [Formula: see text] PANS model. Comparisons among those numerical results and available experimental data show that the MSST PANS model more accurately predicts the velocity components in all three directions, especially in the wall-bounded region than the other models. The study also shows the advantages of the MSST PANS model for predicting the Reynolds stresses, vorticity, and smaller scale turbulent structures in the wall-bounded region not only qualitatively but quantitatively. Furthermore, the MSST PANS model requires fewer computations than the SST PANS model, indicating that this turbulence model, which takes large streamlines curvature effects into consideration, is an effective alternative for capturing the small-scale turbulence flow structures. This turbulence model is expected to be very useful for engineering applications, especially for flows in turbomachinery.

中文翻译：

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大曲率通道中湍流的修正部分平​​均 Navier-Stokes 模型

本研究提出了一个部分平均的 Navier-Stokes 模型 MSST PANS，它基于改进的 SST [公式：见正文] 湍流模型来预测具有大流线曲率的湍流。该模型已针对 [公式：见文本] 弯曲矩形管道 (Re = 224,000) 中的湍流进行了验证，以评估 MSST PANS 的能力。使用四种湍流模型，包括标准 [公式：见文本] 模型、SST [公式：见文本] 模型、[公式：见文本] PANS 模型和 SST [公式：见正文] PANS 模型。这些数值结果和可用实验数据之间的比较表明，MSST PANS 模型比其他模型更准确地预测了所有三个方向上的速度分量，尤其是在壁面区域。该研究还展示了 MSST PANS 模型在预测壁面边界区域的雷诺应力、涡量和更小尺度湍流结构方面的优势，不仅在定性上而且在定量上。此外，MSST PANS 模型比 SST PANS 模型需要更少的计算，表明该湍流模型考虑了大流线曲率效应，是捕获小尺度湍流结构的有效替代方案。预计这种湍流模型对工程应用非常有用，特别是对于涡轮机械中的流动。MSST PANS 模型比SST PANS 模型需要更少的计算量，表明这种考虑大流线曲率效应的湍流模型是捕捉小尺度湍流结构的有效替代方案。预计这种湍流模型对工程应用非常有用，特别是对于涡轮机械中的流动。MSST PANS 模型比SST PANS 模型需要更少的计算量，表明这种考虑大流线曲率效应的湍流模型是捕捉小尺度湍流结构的有效替代方案。预计这种湍流模型对工程应用非常有用，特别是对于涡轮机械中的流动。