基于RANS方法和RANS/LES混合方法的分离流动研究
发布时间：2021-11-27 03:15
分离流动现象是我们日常生活中常见到的一种湍流现象,无论是在自然界中还是工程实际中都广泛存在。人们为了在看似不规则的旋涡脱落运动中发现某些有序的运动规律,近年来兴起的一类RANS/LES混合方法得到了较多的关注,它们可以在提高RANS预测精度的同时降低LES所需的计算量,获取所关心的非定常流动信息,是一种具有工程应用前景的复杂湍流数值模拟手段。为了研究分离流动现象,本文采用传统的RANS方法和近几年新起的RANS/LES混合方法,通过不同的分离流动问题对RANS方法与RANS/LES混合方法中的不同模型进行比较,并对模型的优缺点及适用性展开综合评估。进而,结合RANS/LES混合方法的优势,对影响机翼大攻角大分离流动模拟结果的因素进行综合分析。首先,本文对ONERA M6机翼和DLR-F6翼身组合体两个模型利用RANS方法进行了数值模拟验证,发现RANS方法对于ONERA M6机翼激波诱导的分离以及DLR-F6翼身融合处的分离区模拟精度较差。接着,本文选用经典的Re=3900圆柱绕流问题对RANS方法与RANS/LES混合方法展开了对比验证,比较后发现SST模型会在流场中计算出过大的涡粘...
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
湍流能谱分区示意图
图 2-1 涡粘性模型的分类示意图由于本文的研究基于 ANSYS fluent 软件，后文将主要针对一方程中的代表性模型 S-A 模型和二方程中的 SST 模型进行详细地介绍。2.2.1 S-A 模型所有的一方程和两方程模型都可以先写成如下的一般形式： j P DjX u X S S Dt x (2-18)式中，PS 是“产生”源项——生成项，DS 是“破坏”源项——耗散项， D 表示扩散项。需要注意的是，PS 与DS 是或显式或隐式地一起出现的。用 S-A 模型求解有关粘性的变量 的方程为t v1 f(2-19)式中，
就越需要花费更多的时间在网格的生成上。因为，网格质量的接影响 CFD 计算的数值解精度。复杂外形与复杂流动问题的网格生成为制约一个国家 CFD 技术发展的一个很大障碍。因此，无论来自哪里，都非常重视网格的生成技术[53]。常见的计算网格可按网格节点之间的邻接关系分为：结构网格和非结构几年新起的多面体网格，三种网格的单个单元网格示意图如图 2-2 所示三者中发展最早的网格结构[54]，它除了边界上的点以外，在其区域内点都具有相同的毗邻单元，整个模型中的数据点都是按照有序数组的形存的，这样就可以非常方便地按下标来进行网格单元的索引和查找，网也非常容易实现边界的拟合，一般具有计算收敛速度快、计算精度高、生成速度快且质量高的优点，但对于工程计算而言，想要对复杂外形进分的难度较大，不仅需要很长时间和很多的人力，有时网格的质量也缺障。
【参考文献】：
期刊论文
[1]DLR-F6外形计算网格及湍流模型影响因素研究[J]. 孙悦,李仁府,熊有德,周玲,王亮. 航空兵器. 2017(05)
[2]用SST-DES和SST-URANS方法数值模拟亚临界雷诺数下三维圆柱绕流问题[J]. 赵伟文,万德成. 水动力学研究与进展A辑. 2016(01)
[3]Large-eddy simulation of the flow past both finite and infinite circular cylinders at Re=3900[J]. 张蕙,杨建民,肖龙飞,吕海宁. Journal of Hydrodynamics. 2015(02)
[4]基于非结构/混合网格的脱体涡模拟算法[J]. 张扬,张来平,赫新,邓小刚. 航空学报. 2015(09)
[5]XY-SAS模型中不同网格尺度限制器的影响分析[J]. 郑玮琳,阎超. 北京航空航天大学学报. 2014(12)
[6]CFD模拟方法的发展成就与展望[J]. 阎超,于剑,徐晶磊,范晶晶,高瑞泽,姜振华. 力学进展. 2011(05)
[7]用DES数值模拟分离绕流中的旋涡运动[J]. 邓枫,伍贻兆,刘学强. 计算物理. 2008(06)
[8]网格与高精度差分计算问题[J]. 张涵信,呙超,宗文刚. 力学学报. 1999(04)
博士论文
[1]湍流燃烧模型在航空发动机燃烧室中的应用研究[D]. 徐榕.南京航空航天大学 2014
硕士论文
[1]典型分离流动数值模拟与合成射流控制研究[D]. 许放.西北工业大学 2015
[2]焦炉煤气脱硫吸收塔内两相流场计算流体力学数值模拟[D]. 刘睿.天津大学 2008
本文编号：3521455
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
湍流能谱分区示意图
图 2-1 涡粘性模型的分类示意图由于本文的研究基于 ANSYS fluent 软件，后文将主要针对一方程中的代表性模型 S-A 模型和二方程中的 SST 模型进行详细地介绍。2.2.1 S-A 模型所有的一方程和两方程模型都可以先写成如下的一般形式： j P DjX u X S S Dt x (2-18)式中，PS 是“产生”源项——生成项，DS 是“破坏”源项——耗散项， D 表示扩散项。需要注意的是，PS 与DS 是或显式或隐式地一起出现的。用 S-A 模型求解有关粘性的变量 的方程为t v1 f(2-19)式中，
就越需要花费更多的时间在网格的生成上。因为，网格质量的接影响 CFD 计算的数值解精度。复杂外形与复杂流动问题的网格生成为制约一个国家 CFD 技术发展的一个很大障碍。因此，无论来自哪里，都非常重视网格的生成技术[53]。常见的计算网格可按网格节点之间的邻接关系分为：结构网格和非结构几年新起的多面体网格，三种网格的单个单元网格示意图如图 2-2 所示三者中发展最早的网格结构[54]，它除了边界上的点以外，在其区域内点都具有相同的毗邻单元，整个模型中的数据点都是按照有序数组的形存的，这样就可以非常方便地按下标来进行网格单元的索引和查找，网也非常容易实现边界的拟合，一般具有计算收敛速度快、计算精度高、生成速度快且质量高的优点，但对于工程计算而言，想要对复杂外形进分的难度较大，不仅需要很长时间和很多的人力，有时网格的质量也缺障。
【参考文献】：
期刊论文
[1]DLR-F6外形计算网格及湍流模型影响因素研究[J]. 孙悦,李仁府,熊有德,周玲,王亮. 航空兵器. 2017(05)
[2]用SST-DES和SST-URANS方法数值模拟亚临界雷诺数下三维圆柱绕流问题[J]. 赵伟文,万德成. 水动力学研究与进展A辑. 2016(01)
[3]Large-eddy simulation of the flow past both finite and infinite circular cylinders at Re=3900[J]. 张蕙,杨建民,肖龙飞,吕海宁. Journal of Hydrodynamics. 2015(02)
[4]基于非结构/混合网格的脱体涡模拟算法[J]. 张扬,张来平,赫新,邓小刚. 航空学报. 2015(09)
[5]XY-SAS模型中不同网格尺度限制器的影响分析[J]. 郑玮琳,阎超. 北京航空航天大学学报. 2014(12)
[6]CFD模拟方法的发展成就与展望[J]. 阎超,于剑,徐晶磊,范晶晶,高瑞泽,姜振华. 力学进展. 2011(05)
[7]用DES数值模拟分离绕流中的旋涡运动[J]. 邓枫,伍贻兆,刘学强. 计算物理. 2008(06)
[8]网格与高精度差分计算问题[J]. 张涵信,呙超,宗文刚. 力学学报. 1999(04)
博士论文
[1]湍流燃烧模型在航空发动机燃烧室中的应用研究[D]. 徐榕.南京航空航天大学 2014
硕士论文
[1]典型分离流动数值模拟与合成射流控制研究[D]. 许放.西北工业大学 2015
[2]焦炉煤气脱硫吸收塔内两相流场计算流体力学数值模拟[D]. 刘睿.天津大学 2008
本文编号：3521455
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