湍流重正化群模型的數(shù)值模擬.pdf

1、湍流計(jì)算是計(jì)算流體領(lǐng)域的一大課題。近年來(lái)，研究人員不斷提出許多新的湍流模式，它們?cè)谕度牍こ虘?yīng)用之前必須經(jīng)過(guò)廣泛的算例驗(yàn)證以對(duì)其預(yù)測(cè)能力作出評(píng)估。本課題組從湍流重正化群理論出發(fā)，從理論上推導(dǎo)了湍流非線(xiàn)性渦粘性模型和湍流二階矩封閉模型。 本文的工作主要是通過(guò)二維定常后臺(tái)階流動(dòng)和二維定常充分發(fā)展槽道及旋轉(zhuǎn)槽道流動(dòng)這幾個(gè)典型算例驗(yàn)證上述兩種湍流模型的有效性，并與現(xiàn)有的湍流模型進(jìn)行了比較。本文所比較的模型有標(biāo)準(zhǔn)k-ε模型、Speziale

2、非線(xiàn)性模型、Yoshizawa雙尺度模型和課題組提出的新型重正化非線(xiàn)性模型這五種湍流渦粘性模型；Gibson-Launder二階矩模型和課題組提出的新型重正化二階矩模型。 對(duì)于二維后臺(tái)階流動(dòng)，本文所采用的兩種二階矩封閉模式較之渦粘性模式能更準(zhǔn)確地捕捉到后臺(tái)階流動(dòng)這種復(fù)雜流場(chǎng)的結(jié)構(gòu)特征，其預(yù)測(cè)回流區(qū)長(zhǎng)度的能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)強(qiáng)于標(biāo)準(zhǔn)k-ε模型，也強(qiáng)于本章所采用的非線(xiàn)性渦粘性模型。幾種非線(xiàn)性渦粘性模型之間的比較表明，新RNG非線(xiàn)性渦粘性模型的性

3、能僅與標(biāo)準(zhǔn)k-ε模型相當(dāng)，預(yù)測(cè)能力(尤其是對(duì)回流區(qū)長(zhǎng)度的預(yù)測(cè)能力)略不及其它三個(gè)非線(xiàn)性渦粘性模型；而新型的RNG二階矩模式的預(yù)測(cè)能力至少與GL模型相當(dāng)。尤其是在后臺(tái)階流場(chǎng)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的回流區(qū)及再附著點(diǎn)附近，RNG二階矩模型能夠更準(zhǔn)確地捕捉到流場(chǎng)的特性，這顯示了其模擬復(fù)雜湍流流場(chǎng)的能力。 對(duì)于二維充分發(fā)展旋轉(zhuǎn)槽道流動(dòng)，本文所考慮的所有渦粘性模型給出了與無(wú)旋轉(zhuǎn)的情況一樣的數(shù)值結(jié)果。而二階矩封閉模型則給出速度及各湍流量沿槽道高度方向的