基于SEM的RANS-LES耦合計(jì)算方法研究.pdf

1、在工程應(yīng)用中，湍流扮演著一個(gè)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(dòng)機(jī)燃燒室中的油氣混合流動(dòng)以及飛行器表面由湍流渦生成的噪音等問(wèn)題。因此，在航空發(fā)動(dòng)機(jī)中如何準(zhǔn)確預(yù)測(cè)湍流流動(dòng)，從而觀察并分析復(fù)雜流動(dòng)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(jì)算程序的基礎(chǔ)上，對(duì)RANS/LES耦合計(jì)算方法展開研究；首先通過(guò)參閱國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)確立了SEM合成渦在工程應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)，給出了合成渦方法的基本方程并對(duì)其進(jìn)行近壁修正得到

2、了更為真實(shí)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(dú)對(duì)RANS部分的計(jì)算進(jìn)行平板驗(yàn)證；流動(dòng)中的長(zhǎng)度尺度和時(shí)間尺度對(duì)于流動(dòng)的真實(shí)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(duì)發(fā)展的RANS/LES耦合計(jì)算技術(shù)進(jìn)行平板驗(yàn)證，上游RANS區(qū)域采用定常計(jì)算，下游LES計(jì)算域采用非定常計(jì)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(lái)自于上游RANS的定常計(jì)算。
　　最后本文對(duì)T106D低壓渦輪內(nèi)部流動(dòng)進(jìn)行了定常和非定常數(shù)值模擬。本次模擬中，將LES計(jì)算域置于渦輪流動(dòng)較為復(fù)雜的尾跡區(qū)域，其他區(qū)域則運(yùn)用RANS進(jìn)行數(shù)值模擬；穩(wěn)態(tài)計(jì)算得到的葉片表面壓力與實(shí)驗(yàn)值吻合很好，表面摩擦系數(shù)分布與實(shí)驗(yàn)值趨勢(shì)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(jì)算