兩方程湍流模型的應用研究.pdf

1、現代飛機設計迫切需要計算流體力學為其提供準確、高效、實用的氣動數據和流場分析工具,已經不再滿足于僅采用Euler方程進行數值模擬.它要求數值求解Navier-Stokes(NS)方程以模擬粘性效應,提供更加準確而詳實的流場信息.盡管求解雷諾平均NS方程(RANS)是解決現代空氣動力學問題物理上最可信的方法,但它也有一個缺點:平均流動中湍流脈動量的影響是未知的.湍流脈動的影響作為一個新的附加項—雷諾應力,出現在RANS方程中,它是擾動速度

2、分量二階關聯張量的散度.該文的目的就是把兩方程湍流模型應用于NS方程計算,以模擬湍流脈動對平均運動的影響.文中詳細討論了四種渦粘模型(Eddy Viscosity Model)和三種顯式代數應力模型(Explicit Algebraic Stress Model)在數值求解雷諾平均NS方程(RANS)中的應用.所涉及到的兩方程湍流模型一般包含兩部分:一是尺度標定模型,它給出了湍流的標量信息,如兩方程模型的尺度因子k,ε或者ω.另一個是構

3、成模型,即決定應力張量、應變率張量和兩個湍流尺度因子之間的函數關系式,它決定了雷諾應力.如果構成模型是線性的,則為Boussinesq渦粘模型(EVM),如果構成模型是非線性的代數關系式,則為顯式代數應力模型(EASM).該文是在歐拉方程求解器的基礎上,通過加入粘性(耗散)項,把流場的主控方程由歐拉方程(Euler)改為NS方程,然后引入兩方程湍流模型,使其封閉.為了得到更準確的計算結果,采用了改進的Jameson二階、四階人工粘性;采