计算域大小对大涡模拟计算结果的影响

发布时间：2021-07-16 11:22

　　为了节省计算资源,提升计算效率,在保证计算结果准确的前提下,尽可能选取较小的计算域显得尤为重要。针对该问题,分别沿槽道的展向和流向选取不同的计算尺度（0.53πδ×2δ×0.177πδ、πδ×2δ×0.5πδ、2πδ×2δ×πδ、3πδ×2δ×1.5πδ,δ为槽高的一半）,在相同的计算条件且设置均满足大涡模拟计算要求的前提下,对摩擦雷诺数为540和930两种摩擦雷诺数下计算域大小对大涡模拟数值计算结果的影响进行了研究。结果发现:计算尺度不小于2πδ×2δ×πδ的计算域能很好的呈现湍流计算结果。此外,在摩擦雷诺数为930时,相同计算域下所能检测的范围均有所提升,得到的计算结果更加准确。 

【文章来源】：航空动力学报. 2020,35(11)北大核心EICSCD

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

Reτ=540下不同计算域的s沿法向的变化

图1 Reτ=540下不同计算域的s沿法向的变化从图1中可以看到,case01在近壁区模化湍流信息比重与其他案例相比误差相对较大。图2中,各案例模化湍流信息比重基本相同。从图中还可以看到,由亚网格引入导致的模化湍流信息在近壁区相对较高,其近壁区的网格分辨率指数甚至接近50%,但对壁面边界层而言,这是正常的[18]。在对数率区,由亚网格引入导致的模化湍流信息相对较低,流场中心处的位置趋近于0,其计算也更接近于DNS计算。

图3和图4中虚线和点划线分别表示流体在黏性底层和对数率区速度与壁面高度的理论关系,可以看到本文选取的计算模型在黏性底层和对数率区呈现较好。此外,将相同摩擦雷诺数下DNS流场数据与文中不同计算域下的模拟数据相比较,图中可以看到较大的计算域模拟数据与DNS数据[9]贴合更好,说明LES模拟数据准确,结果可靠。图4 Reτ=930下不同计算域的流向平均速度曲线

【参考文献】：
期刊论文
[1]不同亚格子模型的对比分析及其运用[J]. 俞建阳,王若玉,陈浮,宋彦萍.  工程热物理学报. 2016(11)
[2]湍流模型在船舶计算流体力学中的适用性研究[J]. 马峥,黄少锋,朱德祥.  水动力学研究与进展A辑. 2009(02)
[3]壁面湍流模型对湍流分离流动数值模拟的影响[J]. 王泽,刘卫明.  空气动力学学报. 2002(02)

硕士论文
[1]沟槽面湍流边界层减阻的数值研究[D]. 杨海霞.哈尔滨工程大学 2008



本文编号：3286913