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Numerical prediction of inner turbulent flow in conical diffuser by using a new five-point scheme and DLR k-ε turbulence model 被引量:2
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作者 蒋光彪 何永森 +1 位作者 舒适 肖映雄 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS 2008年第S1期181-186,共6页
The internal turbulent flow in conical diffuser is a very complicated adverse pressure gradient flow.DLR k-ε turbulence model was adopted to study it.The every terms of the Laplace operator in DLR k-ε turbulence mod... The internal turbulent flow in conical diffuser is a very complicated adverse pressure gradient flow.DLR k-ε turbulence model was adopted to study it.The every terms of the Laplace operator in DLR k-ε turbulence model and pressure Poisson equation were discretized by upwind difference scheme.A new full implicit difference scheme of 5-point was constructed by using finite volume method and finite difference method.A large sparse matrix with five diagonals was formed and was stored by three arrays of one dimension in a compressed mode.General iterative methods do not work wel1 with large sparse matrix.With algebraic multigrid method(AMG),linear algebraic system of equations was solved and the precision was set at 10-6.The computation results were compared with the experimental results.The results show that the computation results have a good agreement with the experiment data.The precision of computational results and numerical simulation efficiency are greatly improved. 展开更多
关键词 conical DIFFUSER turbulent flow DLR k-ε turbulence model 5-point scheme ALGEBRAIC MULTIGRID method(AMG)
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Calculation grid and turbulence model for numerical simulating pressure fluctuations in high-speed train tunnel 被引量:5
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作者 JI Peng WANG Tian-tian WU Fan 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2019年第10期2870-2877,共8页
Calculation grid and turbulence model for numerical simulating pressure fluctuations in a high-speed train tunnel are studied through the comparison analysis of numerical simulation and moving model test.Compared the ... Calculation grid and turbulence model for numerical simulating pressure fluctuations in a high-speed train tunnel are studied through the comparison analysis of numerical simulation and moving model test.Compared the waveforms and peak-peak values of pressure fluctuations between numerical simulation and moving model test,the structured grid and the SST k-ωturbulence model are selected for numerical simulating the process of high-speed train passing through the tunnel.The largest value of pressure wave amplitudes of numerical simulation and moving model test meet each other.And the locations of the largest value of the initial compression and expansion wave amplitude of numerical simulation are in agreement with that of moving model test.The calculated pressure at the measurement point fully conforms to the propagation law of compression and expansion waves in the tunnel. 展开更多
关键词 high-speed train calculation grid turbulence model TUNNEL pressure fluctuations
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Numerical simulation of flow around square cylinder using different low-Reynolds number turbulence models 被引量:3
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作者 张泠 周军莉 +2 位作者 陈晓春 兰丽 张楠 《Journal of Central South University of Technology》 EI 2008年第4期564-568,共5页
ABE-KONDOH-NAGANO,ABID,YANG-SHIH and LAUNDER-SHARMA low-Reynolds number turbulence models were applied to simulating unsteady turbulence flow around a square cylinder in different phases flow field and time-averaged u... ABE-KONDOH-NAGANO,ABID,YANG-SHIH and LAUNDER-SHARMA low-Reynolds number turbulence models were applied to simulating unsteady turbulence flow around a square cylinder in different phases flow field and time-averaged unsteady flow field.Meanwhile,drag and lift coefficients of the four different low-Reynolds number turbulence models were analyzed.The simulated results of YANG-SHIH model are close to the large eddy simulation results and experimental results,and they are significantly better than those of ABE-KONDOH-NAGANO,ABID and LAUNDER-SHARMR models.The modification of the generation of turbulence kinetic energy is the key factor to a successful simulation for YANG-SHIH model,while the correction of the turbulence near the wall has minor influence on the simulation results.For ABE-KONDOH-NAGANO,ABID and LAUNDER-SHARMA models satisfactory simulation results cannot be obtained due to lack of the modification of the generation of turbulence kinetic energy.With the joint force of wall function and the turbulence models with the adoption of corrected swirl stream,flow around a square cylinder can be fully simulated with less grids by the near-wall. 展开更多
关键词 low-Reynolds number turbulence model flow around square cylinder numerical simulation
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Modeling of Air Temperature for Heat Exchange due to Vertical Turbulence and Horizontal Air Flow
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作者 ZHANG Lei,MENG Qing-lin(State Key Laboratory of Subtropical Building Science,South China University of Technology,Guangzhou,Guangdong 510640,China) 《湖南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第S1期45-50,共6页
In order to calculate the air temperature of the near surface layer in urban environment,the surface layer air was divided into several layers in the vertical direction,and some energy balance equations were developed... In order to calculate the air temperature of the near surface layer in urban environment,the surface layer air was divided into several layers in the vertical direction,and some energy balance equations were developed for each air layer,in which the heat exchange due to vertical turbulence and horizontal air flow was taken into account.Then,the vertical temperature distribution of the surface layer air was obtained through the coupled calculation using the energy balance equations of underlying surfaces and building walls.Moreover,the measured air temperatures in a small area(with a horizontal scale of less than 500 m)and a large area(with a horizontal scale of more than 1 000 m)in Guangzhou in summer were used to validate the proposed model.The calculated results agree well with the measured ones,with a maximum relative error of 4.18%.It is thus concluded that the proposed model is a high-accuracy method to theoretically analyze the urban heat island and the thermal environment. 展开更多
关键词 turbulENT heat EXCHANGE urban thermal environment near surface layer air temperature calculation model
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Second-order modeling of non-premixed turbulent methane-air combustion
5
作者 Ali ERSHADI Mehran RAJABI ZARGARABADI 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2021年第11期3545-3555,共11页
The main purpose of this research is the second-order modeling of flow and turbulent heat flux in nonpremixed methane-air combustion.A turbulent stream of non-premixed combustion in a stoichiometric condition,is numer... The main purpose of this research is the second-order modeling of flow and turbulent heat flux in nonpremixed methane-air combustion.A turbulent stream of non-premixed combustion in a stoichiometric condition,is numerically analyzed through the Reynolds averaged Navier-Stokes(RANS) equations.For modeling radiation and combustion,the discrete ordinates(DO) and eddy dissipation concept model have been applied.The Reynolds stress transport model(RSM) also was used for turbulence modeling.For THF in the energy equation,the GGDH model and high order algebraic model of HOGGDH with simple eddy diffusivity model have been applied.Comparing the numerical results of the SED model(with the turbulent Prandtl 0.85) and the second-order heat flux models with available experimental data follows that applying the second-order models significantly led to the modification of predicting temperature distribution and species mass fraction distribution in the combustion chamber.Calculation of turbulent Prandtl number in the combustion chamber shows that the assumption of Pr_(t) of 0.85 is far from reality and Pr_(t) in different areas varies from 0.4 to 1.2. 展开更多
关键词 combustion modeling turbulent Prandtl number second-order models Reynolds stress transport model
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Near ground air temperature calculation model based on heat transfer of vertical turbulent and horizontal air flow
6
作者 张磊 孟庆林 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS 2012年第3期721-726,共6页
In order to calculate the air temperature of the near surface layer in urban environment,the surface layer air was divided into several sections in the vertical direction,and some energy balance equations were develop... In order to calculate the air temperature of the near surface layer in urban environment,the surface layer air was divided into several sections in the vertical direction,and some energy balance equations were developed for each air layer,in which the heat exchange due to vertical turbulence and horizontal air flow was taken into account.Then,the vertical temperature distribution of the surface layer air was obtained through the coupled calculation using the energy balance equations of underlying surfaces and building walls.Moreover,the measured air temperatures in a small area(with a horizontal scale of less than 500 m) and a large area(with a horizontal scale of more than 1 000 m) in Guangzhou in summer were used to validate the proposed model.The calculated results accord well with the measured ones,with a maximum relative error of 4.18%.It is thus concluded that the proposed model is a high-accuracy method to theoretically analyze the urban heat island and the thermal environment. 展开更多
关键词 turbulent heat exchange urban thermal environment near surface layer air temperature calculation model
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潜艇主艇体模型水下水动力特性的数值分析
7
作者 王欢 方尔正 洪连进 《哈尔滨工程大学学报》 北大核心 2025年第2期292-300,共9页
本文使用STAR-CCM+仿真软件对Suboff主艇体模型的三维粘性流场进行数值研究,以获得具有较高精度的数值计算方法。通过将仿真结果和试验结果对比,分析不同的湍流模型和网格划分对计算结果的影响。结果表明:雷诺应力湍流模型仿真结果与试... 本文使用STAR-CCM+仿真软件对Suboff主艇体模型的三维粘性流场进行数值研究,以获得具有较高精度的数值计算方法。通过将仿真结果和试验结果对比,分析不同的湍流模型和网格划分对计算结果的影响。结果表明:雷诺应力湍流模型仿真结果与试验结果最接近;当速度分别为5.92、10.00、11.84、13.92、16.00和17.99 kn时,相对误差小于3%的壁厚取值范围分别为:0.000 2~0.000 8 m、0.000 04~0.000 06 m、0.000 04~0.000 06 m、0.000 03~0.000 05 m、0.000 02~0.000 1 m、0.000 04~0.000 2 m,棱柱层总厚度取值范围为0.013~0.12 m,也可直接用公式计算。基于模拟分析结果,给出了AFF-1在改进网格划分方法后较为理想的数值计算结果。最后选择AFF-2模型验证了本文计算方法的准确性。 展开更多
关键词 数值计算 水下 Suboff主艇体模型 Suboff全附体模型 湍流模型 棱柱层 第一层厚度 总厚度
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弧形闸门泄流三维流场及脉动压力数值模拟
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作者 李小超 吴兵兵 周熙 《南水北调与水利科技(中英文)》 北大核心 2025年第1期177-186,共10页
弧形闸门是水利工程中重要的挡水、泄水建筑物,虽然弧形闸门被设计成具有足够的刚度来承受设计水压,但泄水过程中水压的脉动可能会使闸门产生较大的振动,进而造成闸门的破坏。结合湍流模型和流体体积方法(volume of fluid,VOF)建立弧形... 弧形闸门是水利工程中重要的挡水、泄水建筑物,虽然弧形闸门被设计成具有足够的刚度来承受设计水压,但泄水过程中水压的脉动可能会使闸门产生较大的振动,进而造成闸门的破坏。结合湍流模型和流体体积方法(volume of fluid,VOF)建立弧形闸门泄流三维湍流流场数值模型,数值求解采用稳态计算和瞬态计算两个连续的运算步骤进行,以便更好地确定入口处的流速。分别采用k-ε湍流模型和k-ω湍流模型对闸门周围流场和作用在弧形面板上的流体压力进行计算,结果表明:k-ε湍流模型与壁函数相结合的方法不能捕捉到稳定泄流阶段闸门面板上的压力脉动行为,而k-ω湍流模型结合壁面积分不仅能够得到闸门周围的流场变化,而且能准确计算闸门面板上的脉动压力。基于k-ω湍流模型计算结果,分析下游水位变化对闸门周围流场和脉动压力的影响,闸门面板上压力的脉动主要是由于闸门前的漩涡引起的,压力脉动的优势频率取决于闸孔出流形式,与上下游水位差无关,自由出流时的压力脉动优势频率比淹没出流时的大。 展开更多
关键词 弧形闸门 泄流 湍流模型 脉动压力 漩涡
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斯托克斯为何对雷诺方程没给肯定的评审意见
9
作者 张小峰 《长江科学院院报》 北大核心 2025年第7期1-7,共7页
雷诺方程在求解紊流运动中被广泛应用,但斯托克斯在首轮评审意见中未对这篇具有深远影响的论文给出积极、肯定的评价,解析该现象的内在机理有助于深入理解紊流模型和理论。通过梳理其推导过程,得到如下主要认识:纳维-斯托克斯方程具备... 雷诺方程在求解紊流运动中被广泛应用,但斯托克斯在首轮评审意见中未对这篇具有深远影响的论文给出积极、肯定的评价,解析该现象的内在机理有助于深入理解紊流模型和理论。通过梳理其推导过程,得到如下主要认识:纳维-斯托克斯方程具备物理学完备性,导致无法再“塞进”其他独立定律,所以封闭雷诺方程的物理定律是不存在的,确定雷诺应力的法理基础缺失。这一本质性缺陷表明,试图在雷诺方程的层面找到普适的彻底解决紊流问题的纯理论模型是不可能的。 展开更多
关键词 雷诺方程 雷诺应力 紊流模型 完备性
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U型弯道内调流桨片的调流特性
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作者 李琳 张静凯 +2 位作者 张鲁国 池苗苗 肖玉磊 《长江科学院院报》 北大核心 2025年第7期112-118,141,共8页
弯道水流引起的凹岸侵蚀、凸岸淤积是河道治理的主要问题之一。为探明新型河道整治构筑物——调流桨片系统在弯道河流治理中的适用性,通过三维数学模型模拟180°U型弯道设置调流桨片前后的水流流场。结果表明,调流桨片顶部位于自由... 弯道水流引起的凹岸侵蚀、凸岸淤积是河道治理的主要问题之一。为探明新型河道整治构筑物——调流桨片系统在弯道河流治理中的适用性,通过三维数学模型模拟180°U型弯道设置调流桨片前后的水流流场。结果表明,调流桨片顶部位于自由面以下0.3倍水深时,凸岸区纵向流速增大13.64%,弯道中心区最大横向流速减小37.63%,当调流桨片顶部上升至自由面附近时,凸岸区纵向流速增大21.67%,弯道中心区最大横向流速减小70.33%。调流桨片截断了横向环流,使顺时针旋转的单涡环流结构分解为与原单涡方向相同的2个涡体,加剧水流能量耗散,减小水流横向输移强度。横向流速减小、凸岸纵向流速增大有利于凸岸疏浚,为弯曲型河道治理提供了新的方法。 展开更多
关键词 主动调流桨片 U型弯道 RNG k-ε湍流模型 流体体积法(VOF) 水力特性 数值模拟
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不同湍流模型对环形射流泵流场模拟的影响 被引量:2
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作者 向伟宁 陈云良 +1 位作者 熊顺 张艳 《郑州大学学报(工学版)》 CAS 北大核心 2025年第1期113-118,125,共7页
为准确反映环形射流泵吸入室内流体剧烈的动量交换对流场的影响,将RNG k-ε(RNG)、Realizable k-ε(RKE)、RSM、Standard k-ω(SKW)、SST k-ω(SST)这5种湍流模型和3种壁面处理方法进行组合对比计算,并开展水力实验进行验证。结果表明:... 为准确反映环形射流泵吸入室内流体剧烈的动量交换对流场的影响,将RNG k-ε(RNG)、Realizable k-ε(RKE)、RSM、Standard k-ω(SKW)、SST k-ω(SST)这5种湍流模型和3种壁面处理方法进行组合对比计算,并开展水力实验进行验证。结果表明:不同壁面函数对环形射流泵性能和壁面压力系数的计算影响很小;相较于RNG、SKW、SST,RKE模型或RSM模型结合可扩展壁面函数(ScWF)的计算结果与实测更吻合。对比模拟流场发现:低流量比工况下不同湍流模型性能预测结果与模拟的回流区分布范围相关,模拟出来的回流区范围越大,预测的环形射流泵性能越低。基于熵产理论分析认为,环形射流泵的能量损失主要源于分布在壁面和混合剪切层的湍动熵产,高流量比工况下RSM模型计算得到的湍动熵产率偏高,是其预测性能低于RKE模型的主要原因。 展开更多
关键词 环形射流泵 湍流模型 性能 回流区 熵产理论
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考虑湍流模型不确定性量化的喷管伴随优化设计 被引量:1
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作者 李安娜 孙中国 +1 位作者 黄柱 席光 《西安交通大学学报》 北大核心 2025年第3期1-8,共8页
为提高工程中广泛采用的基于雷诺平均Navier-Stokes(RANS)模型设计优化的可靠性和稳健性,针对RANS模型存在的结构不确定性,通过质心图和雷诺应力的可实现性对其进行合理量化,采用自适应非均匀扰动方法对湍流各向异性张量的特征值和特征... 为提高工程中广泛采用的基于雷诺平均Navier-Stokes(RANS)模型设计优化的可靠性和稳健性,针对RANS模型存在的结构不确定性,通过质心图和雷诺应力的可实现性对其进行合理量化,采用自适应非均匀扰动方法对湍流各向异性张量的特征值和特征空间施加扰动,并对模型预测的不确定区间进行数值估计。提出了一种RANS模型不确定性量化框架下的伴随设计优化方法,探索了该方法在拉瓦尔喷管优化设计中的应用,通过6次模拟获得了不同扰动下的优化几何型线,不同型线所围成的区域(置信区间)反映了模型结构不确定性引起的几何优化差异。研究结果表明:在不同扰动下,优化后的喷管总压损失降低了6.7%~19.2%,实现了喷管性能的稳健提升,获得的置信区间降低了对制造公差的敏感性,从而在一定程度上降低了精度要求和制造成本。研究结果展示了考虑RANS模型不确定性量化的优化设计在航空航天工程应用中的潜在价值和指导作用。 展开更多
关键词 不确定性量化 伴随优化设计 湍流模型 喷管 制造公差
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湍流场高分辨重构的时程深度学习方法
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作者 战庆亮 白春锦 葛耀君 《船舶力学》 北大核心 2025年第1期1-11,共11页
湍流的研究离不开高分辨率的流场数据,但受测量方法、计算效率和数据存储等多方面限制,高分辨率湍流数据的直接获取仍比较困难。本文基于流场时程数据的低维表征模型,提出基于神经网络的特征编码预测模型与高分辨率的湍流重构方法。首先... 湍流的研究离不开高分辨率的流场数据,但受测量方法、计算效率和数据存储等多方面限制,高分辨率湍流数据的直接获取仍比较困难。本文基于流场时程数据的低维表征模型,提出基于神经网络的特征编码预测模型与高分辨率的湍流重构方法。首先,基于一维卷积方法建立湍流时程的低维表征模型;然后,基于人工神经网络模型建立测点坐标与特征编码之间的映射关系,实现未知测点的特征编码预测;最后,利用所预测的特征编码结合表征模型的解码器生成求解域内任意位置处的湍流时程。对Re=2.2×10^(4)的方柱湍流场进行低维表征,进而实现高分辨率流场时程数据的重构,并验证方法的准确性。本文所提方法是一种在时间维度上具有高精度的湍流重构方法,且是一种无监督训练方法,可广泛应用于基于一点的传感器数据处理,是一种适用于湍流流场时程数据重构的新方法。 展开更多
关键词 湍流重构 湍流流场时程 深度学习 特征提取 无监督模型
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WA-DES湍流模型在喷水推进泵数值预测中的适用性研究
14
作者 陈俊宝 李伟 +1 位作者 胡敬宁 季磊磊 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期756-770,共15页
本文将一种基于DES方法的WA湍流模型用于混流式喷水泵的性能预测,分析WA-DES模型与SST k−ω模型在预测泵内外特性时的差异和相似性。研究结果表明:WA-DES模型能较准确地预测喷水推进泵外特性和空化性能,在不同流量工况下,WA-DES与SST k... 本文将一种基于DES方法的WA湍流模型用于混流式喷水泵的性能预测,分析WA-DES模型与SST k−ω模型在预测泵内外特性时的差异和相似性。研究结果表明:WA-DES模型能较准确地预测喷水推进泵外特性和空化性能,在不同流量工况下,WA-DES与SST k−ω预测的叶顶流场压力系数、轴向速度和湍动能分布高度一致;在空化工况下,叶片吸力面低压区和叶轮蒸汽体积分布差异较小,WA-DES模型与SST k−ω模型预测的泄漏涡尺度存在差异,但WA-DES模型与SST k−ω模型对泵内高湍流黏度区的预测结果以及对叶轮内不同跨度上压力的预测结果基本保持一致,这弱化了对泄漏涡在空间尺度上的差异造成的影响,是保证两种模型预测的泵外特性差异不大的重要因素。因此,WA-DES模型在工程中具有较好的应用效果。本文的研究结果将促进WA-DES模型在喷水推进泵数值计算领域的进一步应用,提高喷水推进泵的设计和制造效率。 展开更多
关键词 湍流模型 混流式喷水推进泵 叶顶泄漏涡 湍动能 涡量 空化
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基于AENS仿真平台的螺旋度修正湍流模型研究
15
作者 罗弸中 曹杰 +2 位作者 唐雨萌 李彬 柳阳威 《空气动力学学报》 北大核心 2025年第8期143-155,I0002,共14页
本文基于国产自主研发的多场耦合仿真平台(AeroEngine Numerical Simulation,AENS),针对叶轮机领域广泛应用的SA和SST湍流模型,以及研发团队提出的采用螺旋度修正的SA-Helicity和SST-Helicity湍流模型,开展对压气机复杂流动的预测性能... 本文基于国产自主研发的多场耦合仿真平台(AeroEngine Numerical Simulation,AENS),针对叶轮机领域广泛应用的SA和SST湍流模型,以及研发团队提出的采用螺旋度修正的SA-Helicity和SST-Helicity湍流模型,开展对压气机复杂流动的预测性能研究。通过两个典型压气机算例,包括高负荷压气机叶栅NACA65 K48和跨声速轴流压气机转子NASA Rotor37,系统对比研究基于AENS开发的4种湍流模型对压气机三维角区分离等压气机复杂流动的模拟性能。结果表明,对于NACA65 K48叶栅,螺旋度修正的SA-Helicity和SST-Helicity模型有效提高了角区分离总压损失预测精度,相较原始SA和SST模型,栅后测量面的总压损失预测误差分别降低22.53%和27.19%;对于NASA Rotor37,SA-Helicity和SST-Helicity模型预测结果与实验测量总特性和气动参数展向分布呈现良好一致性,相比SA和SST模型,在近失速工况下的总压比分布预测误差分别减少79.20%和76.33%。总体而言,基于AENS平台发展的SA-Helicity和SST-Helicity模型在压气机气动性能预测及角区分离拓扑刻画方面具有良好表现,展现出其在压气机气动设计中的应用前景。 展开更多
关键词 计算流体力学 螺旋度修正 角区分离 压气机 湍流模型
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基于二次本构关系修正湍流模型的曲面乘波进气道性能分析
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作者 王刚 张帅 +2 位作者 宋晓啸 张继发 郑耀 《推进技术》 北大核心 2025年第2期25-40,共16页
高超声速飞行器要求前体与进气道一体化设计,目前已有众多前体/进气道一体化方案被提出,然而在高超声速进气道内精确有效的湍流数值计算分析方法仍有不足。本文实现了一种基于二次本构关系(Quadratic Constitutive Relation,QCR)的高精... 高超声速飞行器要求前体与进气道一体化设计,目前已有众多前体/进气道一体化方案被提出,然而在高超声速进气道内精确有效的湍流数值计算分析方法仍有不足。本文实现了一种基于二次本构关系(Quadratic Constitutive Relation,QCR)的高精度、高效率的湍流修正模型(SA-QCR2020)。采用两种标准验证算例表明,SA-QCR2020湍流模型能够更接近真实的流动物理,对计算算例性能模拟更为准确。随后本文采用该修正湍流模型对曲面乘波进气道在侧滑角为0°,4°,8°,攻角为-8°,0°,8°工况下的性能进行了研究。结果表明,在设计工况下该曲面乘波进气道内从喉道处产生三维涡,并向后发展,随流动扩散至整个流场区域。侧滑角对进气道起动后的性能影响不大,攻角对进气道起动后的性能影响较大,且攻角越大,前缘激波越强,对来流的减速增压作用越强。研究揭示了该曲面乘波进气道在非设计工况下的性能规律,并表明该进气道能够在大攻角、大侧滑角工况下保证飞行器推进系统有效工作。 展开更多
关键词 曲面乘波进气道 二次流 进气道性能 湍流模型 数值模拟
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离心压缩机性能预测中雷诺平均湍流模型的不确定度量化与分析
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作者 王同生 席光 +3 位作者 孙中国 张晨庆 李安娜 黄柱 《西安交通大学学报》 北大核心 2025年第9期187-196,共10页
采用雷诺平均Navier-Stokes (RANS)湍流模型预测离心压缩机的气动性能往往与实验测量结果存在显著差异。为量化RANS模型对离心压缩机性能预测的不确定度,通过对可实现且物理约束的雷诺应力张量特征值和特征向量进行扰动,即在质心图内通... 采用雷诺平均Navier-Stokes (RANS)湍流模型预测离心压缩机的气动性能往往与实验测量结果存在显著差异。为量化RANS模型对离心压缩机性能预测的不确定度,通过对可实现且物理约束的雷诺应力张量特征值和特征向量进行扰动,即在质心图内通过非均匀扰动方法将基础流动扰动至湍流的3个极限状态,以获得湍流输运方程生成项的极值,进而量化RANS模型中的L2不确定度。在离心压缩机性能曲线左端的可用工况下,施加扰动后湍流模型预测的总压比和多变效率的置信区间基本覆盖了整个工况范围内的实验结果,不施加扰动时的数值预测和实验结果之间的最大总压比偏差为4.37%和最大多变效率偏差为0.9%。进一步探究了不同扰动对离心叶轮叶片吸力面流动分离发生位置的影响规律,结果显示:雷诺应力张量单组分的特征值扰动对流动分离预测较保守,而单组分特征向量扰动的预测则较激进。RANS模型的不确定度对气动性能边界的预测可进一步用于实验测量数据的交叉验证。 展开更多
关键词 湍流模型 离心压缩机 不确定度量化 非均匀扰动
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基于粗网格数据驱动湍流模型的快堆热分层分析方法
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作者 何山郅 刘紫静 赵鹏程 《原子能科学技术》 北大核心 2025年第7期1447-1456,共10页
为提高反应堆热分层瞬态分析的效率和精度,本文开发了一种瞬态数据驱动粗网格湍流模型。以SUPERCAVNA装置中钠的流动为模拟对象,OpenFOAM为CFD模拟平台,采用标准k-ε模型计算生成细网格流场数据,建立训练数据库。基于机器学习平台Tensor... 为提高反应堆热分层瞬态分析的效率和精度,本文开发了一种瞬态数据驱动粗网格湍流模型。以SUPERCAVNA装置中钠的流动为模拟对象,OpenFOAM为CFD模拟平台,采用标准k-ε模型计算生成细网格流场数据,建立训练数据库。基于机器学习平台TensorFlow引入自注意力机制与双向长短期记忆神经网络的混合架构,构建粗网格设置下湍流涡流黏度的瞬态代理模型。将模型嵌入OpenFOAM求解过程中完成数据驱动湍流模型的开发。通过模拟SUPERCAVNA装置中钠的瞬态流动,对模型进行验证与评估。结果表明:代理模型能较为准确地预测湍流涡流黏度,平均绝对百分比误差SMAPE为5.258 4%;瞬态数据驱动粗网格湍流模型可准确捕捉热分层效应;模型具备一定的泛化能力,能在训练数据集覆盖的Re范围之外复现热混合现象;瞬态数据驱动粗网格湍流模型的计算时间是精细网格CFD模拟的1/13。本文结果可为耦合CFD程序和系统程序提供参考。 展开更多
关键词 热分层 数据驱动湍流模型 机器学习 OPENFOAM
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SST湍流模型在逆压梯度流动中的改进
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作者 张子恒 宋汉奇 +1 位作者 姜振华 阎超 《力学学报》 北大核心 2025年第8期1836-1848,共13页
逆压梯度和流动分离的正确预测在飞行器设计、发动机设计和机械工程等行业中至关重要.然而,目前在工程界中广泛使用的RANS模型如SA湍流模型等对于逆压梯度的预测往往不尽人意.SST湍流模型在构造时引入了Bradshaw假设,提高了模型对压力... 逆压梯度和流动分离的正确预测在飞行器设计、发动机设计和机械工程等行业中至关重要.然而,目前在工程界中广泛使用的RANS模型如SA湍流模型等对于逆压梯度的预测往往不尽人意.SST湍流模型在构造时引入了Bradshaw假设,提高了模型对压力梯度的敏感性.但是在逆压梯度下其结果往往也存在一定偏差,在实际使用中出现分离预测提前和再附滞后的问题.文章从SST湍流模型的构造机理和控制方程入手,结合壁面摩擦分解公式,分析模型在逆压梯度下预测分离失准的原因,并指出失准的原因和Bradshaw假设有关,具体表现为Bradshaw假设强制认为湍动能的生成项和耗散项平衡,导致了雷诺应力和湍动能的生成受到限制,降低流动抵抗分离的能力.文章最后通过局部区域的动能的生成项和耗散项之比对结构参数a1进行一定程度的放缩,提出一种改进的SST湍流模型SST-m模型.改进模型的效果在高斯鼓包、吹吸平板和二维驼峰等逆压梯度案例中进行了数值验证.结果表明,针对逆压梯度下的流动分离问题,改进模型有效地提高了SST模型对于流动分离、再附位置的计算精度,同时雷诺应力和湍动能计算精度也有不同程度的提高. 展开更多
关键词 逆压梯度 分离流动 雷诺应力 SST湍流模型 涡黏性模型
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湍流对双组分颗粒流化床气体径向扩散的影响
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作者 张亿韵 陈恒志 +2 位作者 李洋 慕长安 王泉海 《化工学报》 北大核心 2025年第6期2559-2568,共10页
针对模拟研究双组分流化床内气体扩散过程中出现的计算偏差,提出通过优化标准k-ε湍流模型常数提高计算精度,从而消除计算偏差。研究结果表明:采用Launder湍流模型常数时,计算获得流化床内流场湍流强度偏大,导致模拟结果与实验数据相差... 针对模拟研究双组分流化床内气体扩散过程中出现的计算偏差,提出通过优化标准k-ε湍流模型常数提高计算精度,从而消除计算偏差。研究结果表明:采用Launder湍流模型常数时,计算获得流化床内流场湍流强度偏大,导致模拟结果与实验数据相差较大;通过调整湍流模型常数可以明显提高计算精度,模拟结果与实验数据更为一致。在气速较低时,湍流对气体径向扩散影响不大;但在气速较高时,采用新模型常数模拟结果与实验数据的吻合度明显提高。随着重组分颗粒的增加,流化床中心区示踪气体浓度呈现先降低后升高的变化趋势。第二组分颗粒的添加对流化床内湍流强度影响较为复杂。 展开更多
关键词 流化床 湍流模型常数 气体扩散 两相流 计算流体力学
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