兩方程湍流模型的應用研究.pdf

1、現(xiàn)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(shù)據(jù)和流場分析工具,已經(jīng)不再滿足于僅采用Euler方程進行數(shù)值模擬.它要求數(shù)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(xiàn)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(xiàn)在RANS方程中,它是擾動速度

2、分量二階關(guān)聯(lián)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(shù)應力模型(Explicit Algebraic Stress Model)在數(shù)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(gòu)

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(shù)關(guān)系式,它決定了雷諾應力.如果構(gòu)成模型是線性的,則為Boussinesq渦粘模型(EVM),如果構(gòu)成模型是非線性的代數(shù)關(guān)系式,則為顯式代數(shù)應力模型(EASM).該文是在歐拉方程求解器的基礎(chǔ)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(jié)果,采用了改進的Jameson二階、四階人工粘性;采