粗糙壁面诱导的流动转捩数值模拟方法

发布时间：2017-07-31 09:19

  本文关键词：粗糙壁面诱导的流动转捩数值模拟方法

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【摘要】：为预测粗糙壁面诱导的流动转捩,对Langtry提出的γ-Reθ转捩模型增加粗糙壁面的比耗散率和涡黏性的边界条件,并对模型中的经验关联函数——转捩动量厚度雷诺数进行修正,引入等效沙粒表面粗糙度作为变量,使模型具有一定的预测粗糙壁面诱导的流动转捩的能力.对粗糙平板自然转捩算例和变压力梯度平板绕流算例进行数值模拟,计算结果与风洞实验数据符合的较好.主要结论如下:表面粗糙度一般会增加边界层内的传热系数和阻力系数,同时使层流到湍流的转捩位置提前;自然转捩的转捩位置受表面粗糙度影响较大,与光滑壁面相比,平板算例中0.15mm的表面粗糙度使转捩位置提前40%;分离诱导转捩的转捩位置受表面粗糙度影响较弱,随着表面粗糙度逐渐增加,转捩位置和分离泡位置略有后移,且分离泡强度逐渐减弱,分离泡之后的阻力系数增加.
【作者单位】： 北京航空航天大学能源与动力工程学院;先进航空发动机协同创新中心;
【关键词】： 转捩 表面粗糙度 边界层 转捩模型 间歇因子
【分类号】：V231
【正文快照】： 2.先进航空发动机协同创新中心,北京100191)随着航空发动机技术的不断进步,热端部件的工作条件日益严苛,这对发动机涡轮级的设计也提出了更高的要求.流动边界层转捩对涡轮级的气动、传热特性有着相当大的影响,因此转捩的预测十分重要[1-3].转捩过程受到的影响因素众多,如自由

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

1 郑峗;李虹杨;刘大响;;γ-Re_θ转捩模型在高超声速下的应用及分析[J];推进技术;2014年03期

2 肖大启;郑峗;杨慧;;轴向间距对转子叶片气动激励的影响[J];航空动力学报;2012年10期

3 张晓东;高正红;;考虑压缩性的Langtry转捩模型对双楔平板附面层复杂流动数值模拟研究(英文)[J];Chinese Journal of Aeronautics;2011年03期

4 郑峗;;基于非结构网格的气动弹性数值方法研究[J];航空动力学报;2009年09期

5 李本威;李冬;沈伟;王永华;蒋科艺;;涡轮叶片粗糙度对其性能衰退的影响研究[J];航空计算技术;2009年05期

6 符松;王亮;;基于雷诺平均方法的高超音速边界层转捩模拟[J];中国科学(G辑:物理学 力学 天文学);2009年04期

【共引文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 李虹杨;郑峗;刘大响;;粗糙壁面诱导的流动转捩数值模拟方法[J];航空动力学报;2016年09期

2 杨慧;沈真;郑峗;;上下游干涉对转子叶片颤振特性的影响[J];航空动力学报;2016年05期

3 张毅锋;何琨;张益荣;毛枚良;陈坚强;;Menter转捩模型在高超声速流动模拟中的改进及验证[J];宇航学报;2016年04期

4 杨慧;沈真;郑峗;;叶片反扭对跨声速大涵道比风扇性能的影响[J];航空动力学报;2016年01期

5 林学森;李本威;赵勇;宋汉强;高龙波;;涡轴发动机性能退化分析与诊断[J];燃气涡轮试验与研究;2015年06期

6 杨俊;郑峗;;跨音速风扇叶尖间隙对叶片颤振特性的影响[J];滨州学院学报;2015年06期

7 夏陈超;姜婷婷;郭中州;陈伟芳;;压缩性修正对γ-Re_θ转捩模型的影响研究[J];空气动力学学报;2015年05期

8 周玲;阎超;郝子辉;孔维萱;周禹;;转捩模式与转捩准则预测高超声速边界层流动[J];航空学报;2016年04期

9 李绍斌;董贺峰;宋西镇;;平均攻角和振幅对振荡翼型气动特性的影响[J];推进技术;2015年09期

10 马艳红;何龙江;张大义;洪杰;;结构参数对带凸肩风扇静力学特性的影响分析[J];推进技术;2015年08期

【二级参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 肖大启;郑峗;杨慧;;轴向间距对转子叶片气动激励的影响[J];航空动力学报;2012年10期

2 郑峗;杨慧;;跨声速风扇的流固耦合的颤振分析(英文)[J];Chinese Journal of Aeronautics;2011年03期

3 张玉伦;王光学;孟德虹;王运涛;;γ-Re_θ转捩模型的标定研究[J];空气动力学学报;2011年03期

4 张晓东;高正红;;Numerical discussions on complete empirical correlation in Langtry's transition model[J];Applied Mathematics and Mechanics(English Edition);2010年05期

5 宋博;李椿萱;;基于非湍流脉动动能方程的高超声速转捩预测[J];北京航空航天大学学报;2010年02期

6 郑峗;;基于非结构网格的气动弹性数值方法研究[J];航空动力学报;2009年09期

7 陈奕;高正红;;Gamma-Theta转捩模型在绕翼型流动问题中的应用[J];空气动力学学报;2009年04期

8 沈娟;阿雯;;边界层转捩在高超声速飞行器外形设计中的应用[J];飞航导弹;2008年06期

9 符松;王亮;;湍流转捩模式研究进展[J];力学进展;2007年03期

10 王梅;江和甫;吕文林;;在尾流激振情况下叶片振动应力预估技术[J];航空动力学报;2007年04期

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 王新军;李宁;;转捩中平均流剖面对扰动波演化的影响[J];天津大学学报;2007年11期

2 蓝吉兵;谢永慧;张荻;;低压高负荷燃气透平叶片边界层分离转捩数值模拟与流动控制[J];中国电机工程学报;2009年26期

3 姚文秀,蔡春培,赵烈,王发民,赵桂萍;可压缩流动稳定性方程求解与转捩预测[J];计算物理;1999年03期

4 肖志祥;陈海昕;李启兵;符松;;湍流模式对转捩的初步研究[J];计算物理;2006年01期

5 苏彩虹;周恒;;零攻角小钝头钝锥高超音速绕流边界层的稳定性分析和转捩预报[J];应用数学和力学;2007年05期

6 钟伟;王同光;;转捩对风力机翼型和叶片失速特性影响的数值模拟[J];空气动力学学报;2011年03期

7 孙润鹏;朱卫兵;徐凌志;郭昊雁;陈宏;;应用Transition k-kl-ω转捩模型对内冷叶片气热耦合的数值模拟[J];推进技术;2012年02期

8 李佳;罗纪生;;平板边界层中展向波包型扰动引起的转捩[J];航空学报;2012年08期

9 陶建军,颜大椿;竖直加热平板自然对流边界层中流动稳定性与转捩过程的实验研究[J];北京大学学报(自然科学版);1999年03期

10 吴永健,明晓;横流不稳定性实验中转捩阶段的进一步观察(英文)[J];Transactions of Nanjing University of Aeronautics & Astronau;2000年01期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 李存标;;近壁面流动的转捩[A];庆祝中国力学学会成立50周年暨中国力学学会学术大会’2007论文摘要集（上）[C];2007年

2 马汉东;杨云军;周伟江;;高超声速流动转捩的数值研究[A];计算流体力学研究进展——第十二届全国计算流体力学会议论文集[C];2004年

3 邓小兵;;来流噪声对高超声速进气道强制转捩的影响[A];中国力学大会——2013论文摘要集[C];2013年

4 余钊圣;邵雪明;孙博;;颗粒促进管流转捩的初步数值研究[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年

5 潘宏禄;关发明;袁湘江;;高超流动平板/粗糙元非定常干扰[A];中国力学大会——2013论文摘要集[C];2013年

6 胡成行;黄叙辉;李红梅;周文军;;应用脉动压力测试技术探测附面层转捩[A];全国低跨超声速空气动力学文集第一卷（2001年）[C];2001年

7 杨毅;凌国灿;;圆柱尾迹中的转捩波及其与卡门涡相互作用的特征研究[A];第五届全国水动力学学术会议暨第十五届全国水动力学研讨会文集[C];2001年

8 杨新铁;史崇善;;转捩的新判定准则[A];“力学2000”学术大会论文集[C];2000年

9 袁湘江;张涵信;沈清;涂国华;;钝体头部边界层特征谱分析和转捩途径预测[A];非定常空气动力学研讨会论文选集[C];2007年

10 周恒;;关于转捩和湍流的研究[A];2003空气动力学前沿研究论文集[C];2003年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 段志伟;直接数值模拟粗糙单元诱导的高超声速边界层转捩[D];清华大学;2014年

2 陈林;边界层转捩过程的涡系结构和转捩机理研究[D];南京航空航天大学;2010年

3 闫溟;超声速小攻角钝锥边界层稳定性分析及转捩预测研究[D];天津大学;2008年

4 李宁;基于空间模式的平板边界层层流到湍流转捩的研究[D];天津大学;2007年

5 陈健;空间发展光滑圆管流动转捩的直接数值模拟[D];清华大学;2002年

6 熊俊;圆柱尾迹三维转捩特性研究[D];清华大学;2003年

7 苏彩虹;高超音速圆锥边界层的转捩预测及e-N方法的改进[D];天津大学;2008年

8 李佳;边界层中展向波包型扰动转捩的数值模拟及用PSE方法的预测[D];天津大学;2012年

9 徐国亮;三维边界层流动失稳与Bypass转捩模式研究[D];清华大学;2011年

10 王新军;转捩中“breakdown”的内在机理及周期湍流场中的涡粘系数[D];天津大学;2005年

中国硕士学位论文全文数据库 前8条

1 唐湛棋;圆柱尾迹影响下旁路转捩的实验研究[D];天津大学;2010年

2 杨金龙;雷诺时均模拟的两种转捩模型流动预测[D];华东理工大学;2014年

3 郝志鹏;高超音速边界层转捩的数值模拟[D];哈尔滨工业大学;2010年

4 陈灿平;层流动能转捩模型数值改进方法研究[D];中国科学院研究生院（工程热物理研究所）;2013年

5 闫景松;高超声速零攻角钝锥边界层稳定性分析及转捩预测[D];天津大学;2009年

6 朱万琳;二维层流转捩计算及应用[D];西北工业大学;2002年

7 方小杰;考虑变比热高超音速平板边界层转捩预测[D];天津大学;2010年

8 李佳;边界层转捩位置预测及展向波包型扰动传播问题的研究[D];天津大学;2009年

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