基于曲率和旋转作用湍流场的RANS/LES混合模型改进及应用
发布时间：2021-11-26 19:10
受曲率和旋转影响的湍流场是离心泵、风机等旋转机械中的典型流动,流道弯曲产生的曲率效应和系统旋转引起的旋转效应使流动受离心力和科氏力的作用,导致流动的不稳定性增加、瞬态特征明显。RANS/LES混合模型折中考虑计算精度和工程应用效率,被称为大涡模拟方法（Large eddy simulation,LES）广泛应用前的替代模型,是目前工程中极具潜力的湍流精细模拟方法。但由于雷诺时均模拟（Reynolds averaged Navier-Stokes,RANS）的控制方程构建基于瞬时速度的时间平均和湍流粘度的线性假设,且目前常用混合模型中的LES亚格子模型同样基于小涡的各向同性假设,RANS/LES混合模型难以准确模拟有离心力和科氏力作用的湍流场。此外,RANS/LES切换函数是RANS/LES混合模型的核心函数,它决定RANS和LES两种模型的切换模式,影响整体的模拟精度,然而目前对RANS/LES切换函数的研究并不充分。因此,研究RANS/LES混合模型的切换函数,针对有曲率和旋转作用的湍流场,发展考虑曲率效应和旋转效应的RANS/LES混合模型具有重要的学术及工程意义。本文采用理论研究...
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：111 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
弯管几何结构
示直管段长度，沿流向为正，θ=0°和 90°时，x 取为 0mm。定义 xH=x/D 为主向的无量纲坐标，r*=(r-ro)/(ri-ro)表示径向的无量纲坐标，Z*=Z/Z1/2表示弯管向的无量纲坐标（Z1/2代表一半的弯管展向总长度，即 20mm）。主要参数如下：管道内弧面曲率半径 ri=72mm；外弧面曲率半径 ro=112mm；无量纲平均曲率半径 Rc/D=2.3，其中 Rc为弯曲段平均半径，Rc=0.5(ri+ro)；B 直线段长度分别是 Lup=7.5D，Ldown=15D。.2 网格生成本文结构化网格在 ICEM 中划分，为达到混合模型对网格的要求，对近壁面网格进行加密：第一层网格厚度设置为2×10-4D，为保证足够的网格质量，格增长率 1.2 向主流区推进，主流区采用均匀网格。生成网格如图 2.2 所示，总数 4939044，网格质量 0.65 以上。以 SSTk-ω 模型的定常计算结果验证 y+的合理性，y+云图如图 2.3 所示，本文网格符合湍流模型的计算要求。
示直管段长度，沿流向为正，θ=0°和 90°时，x 取为 0mm。定义 xH=x/D 为主向的无量纲坐标，r*=(r-ro)/(ri-ro)表示径向的无量纲坐标，Z*=Z/Z1/2表示弯管向的无量纲坐标（Z1/2代表一半的弯管展向总长度，即 20mm）。主要参数如下：管道内弧面曲率半径 ri=72mm；外弧面曲率半径 ro=112mm；无量纲平均曲率半径 Rc/D=2.3，其中 Rc为弯曲段平均半径，Rc=0.5(ri+ro)；B 直线段长度分别是 Lup=7.5D，Ldown=15D。.2 网格生成本文结构化网格在 ICEM 中划分，为达到混合模型对网格的要求，对近壁面网格进行加密：第一层网格厚度设置为2×10-4D，为保证足够的网格质量，格增长率 1.2 向主流区推进，主流区采用均匀网格。生成网格如图 2.2 所示，总数 4939044，网格质量 0.65 以上。以 SSTk-ω 模型的定常计算结果验证 y+的合理性，y+云图如图 2.3 所示，本文网格符合湍流模型的计算要求。
【参考文献】：
期刊论文
[1]含气率对导叶式离心泵内部流动的影响[J]. 韩伟,康敬波,王洁,宋文武,晁聪朋,王方芳. 西华大学学报(自然科学版). 2018(06)
[2]基于不同空化模型NACA66水翼三维空化特性数值研究[J]. 郑小波,刘莉莉,郭鹏程,洪锋. 水动力学研究与进展（A辑）. 2018(02)
[3]基于大涡模拟的射流式离心泵射流器内部的流动特性[J]. 李贵东,王洋,杨学明,赵立峰,吴文,胡日新. 排灌机械工程学报. 2017(05)
[4]DDES延迟函数在超声速底部流动中的性能分析[J]. 杜若凡,阎超,韩政,向星皓,屈峰. 北京航空航天大学学报. 2017(08)
[5]流体机械旋转湍流计算模型研究进展[J]. 王福军. 农业机械学报. 2016(02)
[6]不同比转数前伸式双叶片离心泵内部流动规律研究[J]. 郎涛,施卫东,陈刻强,李伟,季磊磊. 农业机械学报. 2015(12)
[7]双吸泵系统开阀过程瞬态特性数值模拟[J]. 黎耀军,朱强,刘竹青,杨魏. 农业机械学报. 2015(12)
[8]双吸离心泵关阀启动过程的瞬态特性研究[J]. 刘竹青,朱强,杨魏,黎耀军. 农业机械学报. 2015(10)
[9]大涡模拟与RNG κ-ε模型对离心泵数值计算的适用性比较[J]. 杨从新,关天乙,钱晨. 甘肃科学学报. 2015(03)
[10]修正的SST k-ω模型在云状空化流动计算中的应用研究[J]. 张淼,薛瑞,皮漫,黄蔚萍. 西北水电. 2014(04)
博士论文
[1]离心泵低噪声水力设计及动静干涉机理研究[D]. 司乔瑞.江苏大学 2014
[2]离心泵内不稳定流动的试验及数值模型研究[D]. 任芸.江苏大学 2013
硕士论文
[1]基于DDES模型的离心泵内部非定常旋涡特性研究[D]. 朱月龙.兰州理工大学 2018
[2]基于OpenFOAM的船舶水动力学应用关键技术分析[D]. 叶东辉.华中科技大学 2013
[3]采用DES类方法研究基本起落架非定常大范围分离流动[D]. 刘健.清华大学 2011
[4]汽车外流场DES模拟研究[D]. 林铁平.湖南大学 2010
[5]旋转曲线管道中不定常流动的研究[D]. 苏霄燕.浙江大学 2004
本文编号：3520757
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：111 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
弯管几何结构
示直管段长度，沿流向为正，θ=0°和 90°时，x 取为 0mm。定义 xH=x/D 为主向的无量纲坐标，r*=(r-ro)/(ri-ro)表示径向的无量纲坐标，Z*=Z/Z1/2表示弯管向的无量纲坐标（Z1/2代表一半的弯管展向总长度，即 20mm）。主要参数如下：管道内弧面曲率半径 ri=72mm；外弧面曲率半径 ro=112mm；无量纲平均曲率半径 Rc/D=2.3，其中 Rc为弯曲段平均半径，Rc=0.5(ri+ro)；B 直线段长度分别是 Lup=7.5D，Ldown=15D。.2 网格生成本文结构化网格在 ICEM 中划分，为达到混合模型对网格的要求，对近壁面网格进行加密：第一层网格厚度设置为2×10-4D，为保证足够的网格质量，格增长率 1.2 向主流区推进，主流区采用均匀网格。生成网格如图 2.2 所示，总数 4939044，网格质量 0.65 以上。以 SSTk-ω 模型的定常计算结果验证 y+的合理性，y+云图如图 2.3 所示，本文网格符合湍流模型的计算要求。
示直管段长度，沿流向为正，θ=0°和 90°时，x 取为 0mm。定义 xH=x/D 为主向的无量纲坐标，r*=(r-ro)/(ri-ro)表示径向的无量纲坐标，Z*=Z/Z1/2表示弯管向的无量纲坐标（Z1/2代表一半的弯管展向总长度，即 20mm）。主要参数如下：管道内弧面曲率半径 ri=72mm；外弧面曲率半径 ro=112mm；无量纲平均曲率半径 Rc/D=2.3，其中 Rc为弯曲段平均半径，Rc=0.5(ri+ro)；B 直线段长度分别是 Lup=7.5D，Ldown=15D。.2 网格生成本文结构化网格在 ICEM 中划分，为达到混合模型对网格的要求，对近壁面网格进行加密：第一层网格厚度设置为2×10-4D，为保证足够的网格质量，格增长率 1.2 向主流区推进，主流区采用均匀网格。生成网格如图 2.2 所示，总数 4939044，网格质量 0.65 以上。以 SSTk-ω 模型的定常计算结果验证 y+的合理性，y+云图如图 2.3 所示，本文网格符合湍流模型的计算要求。
【参考文献】：
期刊论文
[1]含气率对导叶式离心泵内部流动的影响[J]. 韩伟,康敬波,王洁,宋文武,晁聪朋,王方芳. 西华大学学报(自然科学版). 2018(06)
[2]基于不同空化模型NACA66水翼三维空化特性数值研究[J]. 郑小波,刘莉莉,郭鹏程,洪锋. 水动力学研究与进展（A辑）. 2018(02)
[3]基于大涡模拟的射流式离心泵射流器内部的流动特性[J]. 李贵东,王洋,杨学明,赵立峰,吴文,胡日新. 排灌机械工程学报. 2017(05)
[4]DDES延迟函数在超声速底部流动中的性能分析[J]. 杜若凡,阎超,韩政,向星皓,屈峰. 北京航空航天大学学报. 2017(08)
[5]流体机械旋转湍流计算模型研究进展[J]. 王福军. 农业机械学报. 2016(02)
[6]不同比转数前伸式双叶片离心泵内部流动规律研究[J]. 郎涛,施卫东,陈刻强,李伟,季磊磊. 农业机械学报. 2015(12)
[7]双吸泵系统开阀过程瞬态特性数值模拟[J]. 黎耀军,朱强,刘竹青,杨魏. 农业机械学报. 2015(12)
[8]双吸离心泵关阀启动过程的瞬态特性研究[J]. 刘竹青,朱强,杨魏,黎耀军. 农业机械学报. 2015(10)
[9]大涡模拟与RNG κ-ε模型对离心泵数值计算的适用性比较[J]. 杨从新,关天乙,钱晨. 甘肃科学学报. 2015(03)
[10]修正的SST k-ω模型在云状空化流动计算中的应用研究[J]. 张淼,薛瑞,皮漫,黄蔚萍. 西北水电. 2014(04)
博士论文
[1]离心泵低噪声水力设计及动静干涉机理研究[D]. 司乔瑞.江苏大学 2014
[2]离心泵内不稳定流动的试验及数值模型研究[D]. 任芸.江苏大学 2013
硕士论文
[1]基于DDES模型的离心泵内部非定常旋涡特性研究[D]. 朱月龙.兰州理工大学 2018
[2]基于OpenFOAM的船舶水动力学应用关键技术分析[D]. 叶东辉.华中科技大学 2013
[3]采用DES类方法研究基本起落架非定常大范围分离流动[D]. 刘健.清华大学 2011
[4]汽车外流场DES模拟研究[D]. 林铁平.湖南大学 2010
[5]旋转曲线管道中不定常流动的研究[D]. 苏霄燕.浙江大学 2004
本文编号：3520757
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