基于SEM的RANS-LES耦合計算方法研究.pdf

1、在工程應(yīng)用中，湍流扮演著一個非常重要的角色。諸如航空研究中面臨的機(jī)翼繞流、發(fā)動機(jī)燃燒室中的油氣混合流動以及飛行器表面由湍流渦生成的噪音等問題。因此，在航空發(fā)動機(jī)中如何準(zhǔn)確預(yù)測湍流流動，從而觀察并分析復(fù)雜流動結(jié)構(gòu)是非常重要的。
　　本文在課題組自主研發(fā)的RANS和LES計算程序的基礎(chǔ)上，對RANS/LES耦合計算方法展開研究；首先通過參閱國內(nèi)外文獻(xiàn)確立了SEM合成渦在工程應(yīng)用中的優(yōu)勢，給出了合成渦方法的基本方程并對其進(jìn)行近壁修正得到

2、了更為真實的各向異性湍流。
　　其次本文在耦合程序中添加了S-A一方程湍流-轉(zhuǎn)捩模型，并單獨對RANS部分的計算進(jìn)行平板驗證；流動中的長度尺度和時間尺度對于流動的真實性非常重要，為了獲得SEM方法所需的所有輸入?yún)?shù)，找到了二方程向一方程參數(shù)轉(zhuǎn)換的方法。
　　然后本文對發(fā)展的RANS/LES耦合計算技術(shù)進(jìn)行平板驗證，上游RANS區(qū)域采用定常計算，下游LES計算域采用非定常計算，交界面上應(yīng)用SEM技術(shù)，并且SEM所需輸入的平均參

3、數(shù)均來自于上游RANS的定常計算。
　　最后本文對T106D低壓渦輪內(nèi)部流動進(jìn)行了定常和非定常數(shù)值模擬。本次模擬中，將LES計算域置于渦輪流動較為復(fù)雜的尾跡區(qū)域，其他區(qū)域則運用RANS進(jìn)行數(shù)值模擬；穩(wěn)態(tài)計算得到的葉片表面壓力與實驗值吻合很好，表面摩擦系數(shù)分布與實驗值趨勢吻合，并準(zhǔn)確捕捉吸力面尾緣存在的層流分離泡；非定常模擬結(jié)果很好捕獲了尾跡在渦輪尾緣的發(fā)展情況；另外，此次RANS/LES耦合模擬相比于單純的LES模擬很大縮短了計算