基于三种亚格子模型的空腔振荡流动计算
发布时间:2020-03-09 05:00
【摘要】:使用三种亚格子应力模型,对长深比(L/D)为5的三维矩形开式空腔的可压缩流体进行大涡模拟计算。研究得到的空腔自激振荡频率与Rossiter公式计算结果和实验结果吻合良好,结果显示振荡能量主要集中在较低频率区域,压力幅值主要出现在前三阶模态。Dynamic Smagorinsky-Lilly(DSM)模型在空腔前后壁面附近区域的脉动强度分布比Smagorinsky-Lily(SM)模型更为接近实验值,Wall Adapting Local Eddy Viscosity(WALE)模型的脉动强度分布与实验值最为接近。由空腔底部监测点声压级分布及声压频谱图可以看出:WALE模型性能最佳,DSM模型结果也与实验结果相符合,SM模型的预测性能略差。
【图文】:
谥椭寡沽?p0=100996Pa,,滞止温度T0=309.3K,对应的自由流速度U!=280.2m/s,基于空腔长度的雷诺数ReL=6.8×106。计算区域由空腔和空腔上方主流区域两部分组成,坐标原点在空腔底板中心处,主流区长(L′)、宽(W′)、深(D′)分别平行于空腔长(L)、宽(W)、深(D)。对整个流体区域划分结构网格,网格采用分区划分和局部加密技术,离壁面近处稠密,远离壁面稀疏[2]。模型尺寸及网格分布情况如表1和图1所示,表1中Y+表示第一层网格到壁面距离的量纲为一量,用来考察网格质量的优劣。表1模型尺寸及网格参数Table1ModelsizeandmeshparametersItemSize/mmNumberofnodesY+L5081620~90W101.6760~90D101.6760~90L′2082.832240~180W′812.8179—D′787.485—图1计算区域及网格分布情况Fig.1Computationaldomainanddistributionofthegrid在空腔底板Y=-25.4mm的线上均匀分布P1~P10共10个监测点,点与点之间的距离为126
第1期白海涛,等:基于三种亚格子模型的空腔振荡流动计算50.8mm,10个监测点位置对应英国国防科技公司QinetiQ对该空腔进行压力脉动测量实验的监测点,各个监测点分布情况如图2所示。图2监测点分布Fig.2Distributionofmonitoringpoints2数值计算方法2.1控制方程与方法可压缩流动的连续方程、动量方程和能量方程的量纲为一形式如下:鐓ρ—鐓t+鐓鐓xi(ρ—u~i)=0(1)鐓(ρ—u~i)鐓t+鐓鐓xj(ρ—u~ju~i)=-鐓P—鐓xi+鐓σ~ij鐓xj+鐓τij鐓xj+鐓鐓xj(σ—ij-σ~ij)(2)鐓(E~T)鐓t+鐓鐓xj(E~T+P—)u~[j]=鐓(σ~iju~i)鐓xj-鐓q~j鐓xj+S(3)其中:i,j分别表示沿x,y方向分量;ρ,t,u,p分别表示密度,时间,速度,压力;σ,ET,q,S分别表示正应力,总能量,热通量和源项;符号顶部“-”表示普通滤波变量;“~”表示Favre滤波变量。参考进口自由流变量进行量纲为一化,参照长度为空腔深度。亚格子应力张量τij有如下定义:τij=-(ρuiuj-ρ—u~iu~j)(4)采用Boussinesq假定,亚格子应力使用式(5)计算:τij-13τkkδij=-
本文编号:2585732
【图文】:
谥椭寡沽?p0=100996Pa,,滞止温度T0=309.3K,对应的自由流速度U!=280.2m/s,基于空腔长度的雷诺数ReL=6.8×106。计算区域由空腔和空腔上方主流区域两部分组成,坐标原点在空腔底板中心处,主流区长(L′)、宽(W′)、深(D′)分别平行于空腔长(L)、宽(W)、深(D)。对整个流体区域划分结构网格,网格采用分区划分和局部加密技术,离壁面近处稠密,远离壁面稀疏[2]。模型尺寸及网格分布情况如表1和图1所示,表1中Y+表示第一层网格到壁面距离的量纲为一量,用来考察网格质量的优劣。表1模型尺寸及网格参数Table1ModelsizeandmeshparametersItemSize/mmNumberofnodesY+L5081620~90W101.6760~90D101.6760~90L′2082.832240~180W′812.8179—D′787.485—图1计算区域及网格分布情况Fig.1Computationaldomainanddistributionofthegrid在空腔底板Y=-25.4mm的线上均匀分布P1~P10共10个监测点,点与点之间的距离为126
第1期白海涛,等:基于三种亚格子模型的空腔振荡流动计算50.8mm,10个监测点位置对应英国国防科技公司QinetiQ对该空腔进行压力脉动测量实验的监测点,各个监测点分布情况如图2所示。图2监测点分布Fig.2Distributionofmonitoringpoints2数值计算方法2.1控制方程与方法可压缩流动的连续方程、动量方程和能量方程的量纲为一形式如下:鐓ρ—鐓t+鐓鐓xi(ρ—u~i)=0(1)鐓(ρ—u~i)鐓t+鐓鐓xj(ρ—u~ju~i)=-鐓P—鐓xi+鐓σ~ij鐓xj+鐓τij鐓xj+鐓鐓xj(σ—ij-σ~ij)(2)鐓(E~T)鐓t+鐓鐓xj(E~T+P—)u~[j]=鐓(σ~iju~i)鐓xj-鐓q~j鐓xj+S(3)其中:i,j分别表示沿x,y方向分量;ρ,t,u,p分别表示密度,时间,速度,压力;σ,ET,q,S分别表示正应力,总能量,热通量和源项;符号顶部“-”表示普通滤波变量;“~”表示Favre滤波变量。参考进口自由流变量进行量纲为一化,参照长度为空腔深度。亚格子应力张量τij有如下定义:τij=-(ρuiuj-ρ—u~iu~j)(4)采用Boussinesq假定,亚格子应力使用式(5)计算:τij-13τkkδij=-
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1 唐学林,钱忠东,吴玉林;二阶双系数动态亚格子应力模型[J];水科学进展;2004年01期
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