兩方程湍流模型的應(yīng)用研究.pdf

1、現(xiàn)代飛機(jī)設(shè)計(jì)迫切需要計(jì)算流體力學(xué)為其提供準(zhǔn)確、高效、實(shí)用的氣動(dòng)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(jìn)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(yīng),提供更加準(zhǔn)確而詳實(shí)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(dòng)力學(xué)問題物理上最可信的方法,但它也有一個(gè)缺點(diǎn):平均流動(dòng)中湍流脈動(dòng)量的影響是未知的.湍流脈動(dòng)的影響作為一個(gè)新的附加項(xiàng)—雷諾應(yīng)力,出現(xiàn)在RANS方程中,它是擾動(dòng)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(yīng)用于NS方程計(jì)算,以模擬湍流脈動(dòng)對平均運(yùn)動(dòng)的影響.文中詳細(xì)討論了四種渦粘模型(Eddy Viscosity Model)和三種顯式代數(shù)應(yīng)力模型(Explicit Algebraic Stress Model)在數(shù)值求解雷諾平均NS方程(RANS)中的應(yīng)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(biāo)定模型,它給出了湍流的標(biāo)量信息,如兩方程模型的尺度因子k,ε或者ω.另一個(gè)是構(gòu)

3、成模型,即決定應(yīng)力張量、應(yīng)變率張量和兩個(gè)湍流尺度因子之間的函數(shù)關(guān)系式,它決定了雷諾應(yīng)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(yīng)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(xiàng),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(zhǔn)確的計(jì)算結(jié)果,采用了改進(jìn)的Jameson二階、四階人工粘性;采