基于滑移速度壁模型的复杂边界湍流大涡模拟

论文摘要

采用滑移速度壁模型实现了浸入边界方法与壁模型相结合的大涡模拟.本文首先分别采用平衡层模型和非平衡壁模型对周期山状流进行数值模拟,以考查在壁模型中考虑切向压力梯度的作用.数值结果表明,流场的压力对本文所采用的壁模型形式并不敏感,但是考虑切向压力梯度可以显著改进壁面摩擦力的计算结果,并且能够准确的预测强压力梯度区以及分离区内的流动平均统计特性.不考虑压力梯度效应的平衡层模型显著低估了壁面摩擦力的分布,同时无法准确预测分离区内的平均速度剖面.非平衡模型的修正项正比于切向压力梯度和壁面法向距离,因此在强压力梯度区或者网格较粗时,计算得到的平均压力和摩擦力分布以及流动的低阶统计量均与参考的实验和计算结果吻合.在此基础上,通过回转体绕流的大涡模拟考查了该方法用于模拟高雷诺数壁湍流的适用性,非平衡壁模型可以准确地捕捉流动的物理结构并较准确地预测其水动力学特性.结果表明,将浸入边界方法与非平衡滑移速度壁模型相结合的大涡模拟,有望成为数值模拟复杂边界高雷诺数壁湍流的工具.

论文目录

• 引言
• 1 数值方法
•   1.1 控制方程及其离散
•   1.2 浸入边界方法
• 2 浸入边界方法与壁模型的结合
• 3 结果与讨论
•   3.1 周期山状流
•   3.2 回转体绕流
• 4 总结与结论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 时北极,何国威,王士召

关键词: 滑移速度壁模型,浸入边界方法,大涡模拟,压力梯度,周期山状流,回转体绕流

来源: 力学学报 2019年03期

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 力学

单位: 中国科学院大学工程科学学院,中国科学院力学研究所非线性力学国家重点实验室

基金: 国家自然科学基金(91752118,11672305,11232011,11572331),中科院战略性先导科技专项(XDB22040104),中科院前沿科学重点研究计划(QYZDJ-SSW-SYS002),973计划(2013CB834100)资助项目

分类号: O357.5

页码: 754-766

总页数: 13

文件大小: 1616K

下载量: 251