标准k-ε湍流模型在平面尾流中的改进

发布时间：2020-06-06 00:43

【摘要】：湍流问题广泛存在于自然界和工程技术领域中,始终是制约CFD发展的瓶颈问题。湍流模型长久以来一直是解决工程湍流问题的主要手段。而在湍流模型中工程应用中使用最为广泛的就是“标准的”k-ε湍流模型,然而在工程实际应用中,使用这种“标准的”k-ε湍流模型进行数值模拟计算时,计算结果往往与实际情况有一定的出入。由于之前的文献大多都是关于“标准的”k-ε湍流模型中模型参数C_(ε2)的理论推导,本文在此基础上,从N-S方程出发,从理论上推到了远场圆柱尾流中“标准的”k-ε湍流模型中另一个模型参数C_(ε1)的解析表达式,并且得到在远场圆柱尾流中模型参数C_(ε1)的理论值,在此基础上从而获得了一组“标准的”k-ε湍流模型的模型参数的改进值。然后,通过将改进前与改进后的k-ε湍流模型分别与实验结果进行对比,验证改进后的k-ε湍流模型的合理性。通过比较改进前后的k-ε湍流模型与实验数据在尾流自相似区域的扩张速率及平均速度的分布,数值模拟的计算结果发现,改进后的k-ε湍流模型在圆柱尾流远场区域确实有更好的效果,它能更加准确的预测圆柱尾流远场区域的扩张速率和平均速度分布,并且在不同雷诺数2000,6570,9750的工况下均对扩张速率和平均速度分布的预测有较大的改善。而且,这种改进是可以推广到不同雷诺数的圆柱尾流当中的,不会因为雷诺数的改变而失效。此外,本文也验证了改进后的k-ε湍流模型在其它平面尾流(方柱尾流)中的合理性,发现这种改进方法同样也适用于方柱尾流之中。
【图文】：

图 1-1 湍流模型在各个领域的应用（www.baidu.com）二方程模型包括 k-ω湍流模型[2-3]、标准 k-ε湍流模型、RNG k-ε湍流模型[4]。在计算流体动力学（CFD）中，自 Launder 和 Spalding 提出“标准的”k-ε流模型以来，k-ε湍流模型就成为了最具有代表性，，使用最为广泛的湍流模型

图 2-4 圆柱远场尾流 Cε1关于 y/L0的变化关系。a）红色标记，实验值；b）黑湍动能 k 的产生；c）红色虚线，Cε1的最优值：0.38型的确定及无关性验证
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：O357.5

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 周力行;;湍流模型研究与应用[J];国际学术动态;1997年12期

2 董卫涛;魏明锐;颜伏伍;高永强;;不同湍流模型柴油机喷嘴空穴流动的对比分析[J];机床与液压;2016年19期

3 王翔宇;李栋;;湍流模型源项的数值处理方法对计算结果的影响研究[J];空气动力学学报;2014年06期

4 林琳;王言英;;不同湍流模型下圆柱涡激振动的计算比较[J];船舶力学;2013年10期

5 朱嵩;刘国华;毛欣炜;程伟平;黄跃飞;;基于贝叶斯推理的标准k-ε湍流模型参数识别[J];四川大学学报(工程科学版);2010年04期

6 张强;杨永;李喜乐;;基于新的描述湍流耗散方程的k-ζ两方程湍流模型的数值算法研究[J];西北工业大学学报;2009年04期

7 赵英武;王如根;万春山;;压气机三维流场数值仿真及湍流模型研究[J];微计算机信息;2008年25期

8 李宝宽;考虑磁场影响的k-ε湍流模型推导及感度分析[J];东北大学学报;2003年08期

9 龚盈,王应时;对k-ε湍流模型的修正及其应用效果[J];工程热物理学报;1988年03期

10 郑丽丽,范维澄;撞击射流流场计算—K-C和ASM湍流模型及PLDS和QUICK差分格式的比较[J];水动力学研究与进展;1988年04期

相关会议论文 前10条

1 杜涛;吴子牛;;双方程湍流模型源项数值处理的进展与研究[A];近代空气动力学研讨会论文集[C];2005年

2 高天运;Heiko Schmidt;梁剑寒;孙明波;;基于守恒型可压缩一维湍流模型的壁湍流研究[A];第十届全国流体力学学术会议论文摘要集[C];2018年

3 许炀垲;刘玉s

本文编号：2698865