基于大涡模拟的超声速激波/湍流边界层相互干扰研究
发布时间：2021-08-07 20:55
激波与湍流边界层相互干扰（SWBLI）作为超声速/高超声速飞行器中最引人注目的物理现象之一,其内在的非定常性对飞行器的气动性能和材料寿命有着不可估量的影响。目前来说,关于SWBLI中复杂的流动机理仍然没有被完全理解。要想对SWBLI认识更进一步,必须将高精度的CFD模拟技术和先进物理实验紧密地结合。首先,通过对一般坐标系下的Navier-Stokes方程组进行一系列变换,本文最终建立了大涡模拟的控制方程的完整形式。其中,滤波后产生的不封闭项通过动态亚格子模型进行处理。采用具有五阶精度的WENOZQ格式对无粘通量进行离散,以实现计算在光滑区的高精度以及在间断附近的稳定性。时间推进采用具有三阶精度的Runge-Kutta法进行处理。采用回收/调节方法作为入口湍流生成技术。通过回顾用于不可压流和可压流的“回收/调节”方法的理论基础,建立了适用于超声速来流条件下湍流边界层的回收方法,并在平板湍流边界层上进行了验证。在已经生成的湍流边界层的基础上,着重研究了反射式SWBLI流场中的若干问题。研究结果表明,激波/边界层干扰后产生的湍流脉动主要分布在自由剪切层以及再附边界层中。...
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
反射式SWBLI流场示意图
图 1.2 基于 IC-PLS 技术捕获的流向涡[9]/边界层相互干扰的数值研究工作获得了令人及在算法上的改进。Touber 和 Sandham[10]采用统的研究。首先开展了数值结果对网格分辨率个计算的时间跨度超过104无量纲时间，采用傅量与实验结果基本吻合。Jammalamadaka 等人LI 进行了数值研究，发现干扰过程中产生的湍对湍动能输运方程各项进行仔细的检查以及对场直接存在着持续的能量交换，并且能量交换ello 等人[12]采用 LES 对强入射激波下的反射式4 104。在强相互干扰中最明显的特征就是大提过，在数值计算中很难从背景湍流中直接提asquariello 对瞬时流场进行了时空滤波。图 1.色表示流向速度u 0的等值面，白色和黑色部中可以观察到，在分离泡顶部附近存在着反旋
巨大提升以及在算法上的改进。Touber 和 Sandham[10]采用 LES 对反扰进行了系统的研究。首先开展了数值结果对网格分辨率、计算域性分析。整个计算的时间跨度超过104无量纲时间，采用傅里叶变换宽和峰值能量与实验结果基本吻合。Jammalamadaka 等人[11]采用 D射式 SWBLI 进行了数值研究，发现干扰过程中产生的湍动能主要的增长。在对湍动能输运方程各项进行仔细的检查以及对比后发现场和平均流场直接存在着持续的能量交换，并且能量交换的强度随。Pasquariello 等人[12]采用 LES 对强入射激波下的反射式 SWBLI 进诺数高达14 104。在强相互干扰中最明显的特征就是大分离流动。前文已经提过，在数值计算中很难从背景湍流中直接提取出想要个问题，Pasquariello 对瞬时流场进行了时空滤波。图 1.3 展示了流场结构，蓝色表示流向速度u 0的等值面，白色和黑色部分表示流0 。从图中可以观察到，在分离泡顶部附近存在着反旋流向涡对。的是，这些 G rtler 涡并不固定在某个特定的展向位置上，而是随着缓慢的运动。
【参考文献】：
期刊论文
[1]压缩拐角激波与旁路转捩边界层干扰数值研究[J]. 童福林,唐志共,李新亮,吴晓军,朱兴坤. 航空学报. 2016(12)
[2]超声速层流/湍流压缩拐角流动结构的实验研究[J]. 武宇,易仕和,陈植,张庆虎,冈敦殿. 物理学报. 2013(18)
[3]可压缩湍流边界层近壁区马蹄涡的演化[J]. 史万里,葛宁,陈林,唐登斌. 空气动力学学报. 2011(06)
博士论文
[1]激波/湍流边界层相互作用流场组织结构研究[D]. 王博.国防科学技术大学 2015
[2]涡轮流场大涡模拟与拟序结构研究[D]. 史万里.南京航空航天大学 2012
[3]高超声速进气道内激波/边界层干扰及射流式涡流发生器的流动控制方法研究[D]. 陈逖.国防科学技术大学 2012
本文编号：3328526
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
反射式SWBLI流场示意图
图 1.2 基于 IC-PLS 技术捕获的流向涡[9]/边界层相互干扰的数值研究工作获得了令人及在算法上的改进。Touber 和 Sandham[10]采用统的研究。首先开展了数值结果对网格分辨率个计算的时间跨度超过104无量纲时间，采用傅量与实验结果基本吻合。Jammalamadaka 等人LI 进行了数值研究，发现干扰过程中产生的湍对湍动能输运方程各项进行仔细的检查以及对场直接存在着持续的能量交换，并且能量交换ello 等人[12]采用 LES 对强入射激波下的反射式4 104。在强相互干扰中最明显的特征就是大提过，在数值计算中很难从背景湍流中直接提asquariello 对瞬时流场进行了时空滤波。图 1.色表示流向速度u 0的等值面，白色和黑色部中可以观察到，在分离泡顶部附近存在着反旋
巨大提升以及在算法上的改进。Touber 和 Sandham[10]采用 LES 对反扰进行了系统的研究。首先开展了数值结果对网格分辨率、计算域性分析。整个计算的时间跨度超过104无量纲时间，采用傅里叶变换宽和峰值能量与实验结果基本吻合。Jammalamadaka 等人[11]采用 D射式 SWBLI 进行了数值研究，发现干扰过程中产生的湍动能主要的增长。在对湍动能输运方程各项进行仔细的检查以及对比后发现场和平均流场直接存在着持续的能量交换，并且能量交换的强度随。Pasquariello 等人[12]采用 LES 对强入射激波下的反射式 SWBLI 进诺数高达14 104。在强相互干扰中最明显的特征就是大分离流动。前文已经提过，在数值计算中很难从背景湍流中直接提取出想要个问题，Pasquariello 对瞬时流场进行了时空滤波。图 1.3 展示了流场结构，蓝色表示流向速度u 0的等值面，白色和黑色部分表示流0 。从图中可以观察到，在分离泡顶部附近存在着反旋流向涡对。的是，这些 G rtler 涡并不固定在某个特定的展向位置上，而是随着缓慢的运动。
【参考文献】：
期刊论文
[1]压缩拐角激波与旁路转捩边界层干扰数值研究[J]. 童福林,唐志共,李新亮,吴晓军,朱兴坤. 航空学报. 2016(12)
[2]超声速层流/湍流压缩拐角流动结构的实验研究[J]. 武宇,易仕和,陈植,张庆虎,冈敦殿. 物理学报. 2013(18)
[3]可压缩湍流边界层近壁区马蹄涡的演化[J]. 史万里,葛宁,陈林,唐登斌. 空气动力学学报. 2011(06)
博士论文
[1]激波/湍流边界层相互作用流场组织结构研究[D]. 王博.国防科学技术大学 2015
[2]涡轮流场大涡模拟与拟序结构研究[D]. 史万里.南京航空航天大学 2012
[3]高超声速进气道内激波/边界层干扰及射流式涡流发生器的流动控制方法研究[D]. 陈逖.国防科学技术大学 2012
本文编号：3328526
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