不同RANS/LES混合方法在汽车标模外流场非定常数值模拟中的对比

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作者 杨志刚 陶悦 +1 位作者 夏超 史芳琳 《同济大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期76-87,共12页

针对MIRA汽车标模外流场,采用RANS/LES混合方法开展非定常数值模拟,通过与风洞实验测力、测压结果进行详细对比分析,探究不同RANS/LES混合方法(DDES、IDDES、SBES、SDES)以及基于不同RANS模型(RKE、SA、SST k-ω、GEKO k-ω)的DDES方法... 针对MIRA汽车标模外流场,采用RANS/LES混合方法开展非定常数值模拟,通过与风洞实验测力、测压结果进行详细对比分析,探究不同RANS/LES混合方法(DDES、IDDES、SBES、SDES)以及基于不同RANS模型(RKE、SA、SST k-ω、GEKO k-ω)的DDES方法在汽车外流场计算中的适用性。研究表明:对于气动力系数,不同混合方法的预测结果都偏高,其中DDES-GEKO模型的相对误差最小;对于表面压力系数,不同混合方法对垂直中截线的压力预测结果与实验值吻合程度较高,其中SBES-GEKO模型的结果更优;DDES模型内嵌不同RANS模型对后风窗的压力预测差别明显,其中SA模型较优;而不同混合方法对车底的压力预测偏差较大,对车底前部压力预测都小于实验值,其中对车底后部,SBES-GEKO模型的结果较优;此外,SBESGEKO模型能较好的识别出尾迹区的非定常流动结构。 展开更多

关键词 MIRA汽车标模 非定常数值模拟 rans/LES混合方法

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基于RANS和DES法船体绕流模拟及不确定度分析 被引量：9

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作者 杨春蕾 朱仁传 +1 位作者 缪国平 范菊 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第3期430-435,共6页

基于计算流体力学(CFD)不确定度分析的推荐规程,对采用雷诺平均的纳维-斯托克斯方程(RANS)和分离涡模拟(DES)2种模型预报的船舶阻力和波形结果分别进行CFD不确定度分析.数值不确定度主要考虑网格尺寸,按照加细比为42生成3套网格进行计算... 基于计算流体力学(CFD)不确定度分析的推荐规程,对采用雷诺平均的纳维-斯托克斯方程(RANS)和分离涡模拟(DES)2种模型预报的船舶阻力和波形结果分别进行CFD不确定度分析.数值不确定度主要考虑网格尺寸,按照加细比为42生成3套网格进行计算,并估计网格误差和不确定度.研究分析表明了验证和确认规程对CFD不同数学模型的实用性,建立了基于2种数学模型下模拟结果的验证和确认等级. 展开更多

关键词 纳维-斯托克斯方程 分离涡模拟 不确定度分析 验证和确认

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汽车外流场DES/RANS模拟研究 被引量：9

3

作者 杨小龙 林铁平 《湖南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第1期29-34,共6页

汽车外流场具有非定常、大分离和涡结构复杂的特点.采用分离涡模拟(DES)方法对某汽车外流场进行了数值模拟分析,将压力分布、摩擦因数分布、尾部速度和湍动能分布等结果与雷诺平均模拟(RANS)方法进行了比较.计算结果表明:在时均结果上,... 汽车外流场具有非定常、大分离和涡结构复杂的特点.采用分离涡模拟(DES)方法对某汽车外流场进行了数值模拟分析,将压力分布、摩擦因数分布、尾部速度和湍动能分布等结果与雷诺平均模拟(RANS)方法进行了比较.计算结果表明:在时均结果上,DES和RANS结果差别不大,但DES方法在处理非定常流动和捕捉含能结构方面优势明显,更能真实地反应汽车外流场的复杂特征.DES方法计算量较大,RANS方法在获取流场的时均信息方面显得更加经济. 展开更多

关键词 汽车 数值模拟 涡结构 雷诺平均模拟 分离涡模拟

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基于RANS和LES的高大空间建筑气流组织仿真和热舒适度评价方法 被引量：3

4

作者 张慎 程明 +4 位作者 王义凡 孟凡凯 李霆 陈菡 戢志峰 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第10期2212-2222,共11页

针对大空间建筑的暖通空调设计,开展气流组织分析和热舒适评价对于改善室内环境热舒适度和降低能耗具有重要意义。结合基于雷诺时均方程的稳态分析和基于大涡模拟的瞬态分析这2种计算流体力学分析方法的特点,建立了高大空间建筑气流组... 针对大空间建筑的暖通空调设计,开展气流组织分析和热舒适评价对于改善室内环境热舒适度和降低能耗具有重要意义。结合基于雷诺时均方程的稳态分析和基于大涡模拟的瞬态分析这2种计算流体力学分析方法的特点,建立了高大空间建筑气流组织仿真方案和热舒适度评价方法。利用稳态分析计算消耗较小的特点,开展多工况热舒适度和空气质量评价;选取典型工况实施计算消耗较大的瞬态分析,获取空气调节全过程,给出室内温度达到设定温度所需要的空调运行时间,从而优化空调运行策略,降低能耗。基于实验结果对2种方法的准确性进行了验证,介绍了所用方法在实际工程项目中的应用,供其他工程参考。 展开更多

关键词 雷诺时均方程 大涡模拟 高大空间建筑 气流组织 热舒适度评价

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侧喷干扰脱体涡模拟研究

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作者 廖嘉鑫 张庆兵 +1 位作者 陈刚 何厚辛 《现代防御技术》 北大核心 2025年第2期66-73,共8页

跨域飞行器在大气中进行直接力控制时,喷流与来流相互作用,形成相应的干扰流场。已有研究指出,传统的雷诺时均模拟模型在准确预测该干扰流场的强时变和非线性流动特性方面存在困难。为深化对超声速侧向喷流-来流干扰对控制系统的影响及... 跨域飞行器在大气中进行直接力控制时,喷流与来流相互作用,形成相应的干扰流场。已有研究指出,传统的雷诺时均模拟模型在准确预测该干扰流场的强时变和非线性流动特性方面存在困难。为深化对超声速侧向喷流-来流干扰对控制系统的影响及其作用机理的认知,本研究基于锥-柱-裙外形模型,建立了适用于喷流扰流场的湍流高解析数值计算方法。通过对比延迟脱体涡模拟方法和雷诺时均模型在不同网格密度下的仿真结果,研究发现延迟脱体涡模拟方法在流动下游的喷流尾迹干扰区域与雷诺时均方法存在显著差异。在侧喷控制领域,DDES方法在足够解析湍动的网格条件下显著提高了结果的可信度。该研究通过数值模拟支持,深入理解了超声速侧向喷流干扰流场的湍动特性,结果表明动态雷诺时均-大涡模拟方法可以提高雷诺时均模拟的压力预测效果。研究为提高直接力控制系统预测效果提供了参考。 展开更多

关键词 喷流干扰 延迟脱体涡模拟 雷诺时均方法 流动分离 有限元法

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融合升力线理论和雷诺时均模拟在螺旋桨设计和水动力性能预报中的应用 被引量：9

6

作者 杨琼方 王永生 +1 位作者 黄斌 刘登成 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第4期486-493,共8页

同时采用Lerbs非最优螺旋桨理论和Epps最佳环量分布理论,将螺旋桨升力线方法由初始设计应用扩展到敝水性能预报,对DTMB 4119、4381、4382和4497这4个螺旋桨的敞水性能曲线进行了预报分析.针对升力线方法在中度负载区间的适用限制和无法... 同时采用Lerbs非最优螺旋桨理论和Epps最佳环量分布理论,将螺旋桨升力线方法由初始设计应用扩展到敝水性能预报,对DTMB 4119、4381、4382和4497这4个螺旋桨的敞水性能曲线进行了预报分析.针对升力线方法在中度负载区间的适用限制和无法在黏性流场中考虑桨叶空化性能的缺陷,进一步将Epps方法与雷诺时均(RANS)模拟相结合,可明显提高低、高负载区间的敞水性能预报精度.Epps方法预报精度要高于Lerbs方法,能够满足工程初始分析需求.随着远离设计工况点(低、高进速系数)其预报误差变大,桨叶侧斜程度和纵倾存在也会增大预报误差.RANS模拟时桨叶切面型值由升力线方法提供,桨叶几何和六面体网格划分均采用程式化操作实现.在分析网格因素影响后,所得推力和力矩系数以及压力系数分布均匀与实验值吻合较好.在RANS模拟中加入混合物均相流空化模型后,可定量得出桨叶梢涡涡束在一定距离内的螺旋轨迹.结合桨叶最大负载截面的空化斗性能和梢涡涡束最小压力点幅值,可相对判定桨叶空化性能.构建了基于水动力性能评价的螺旋桨参数化设计和非空化与空化性能预报的数值平台. 展开更多

关键词 船舶 螺旋桨 升力线理论 雷诺时均模拟 螺旋桨设计 敞水性能 空化性能

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旋转车轮对整车气动性能的影响评价 被引量：7

7

作者 贾青 李挺 杨志刚 《同济大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第6期949-955,共7页

为研究整车轮边流场结构特征,以不同尾部造型形式的简单车体和复杂车体为研究对象,分别对静止和旋转车轮工况进行了数值研究.计算采用定常雷诺时均纳维斯托克斯方程.针对数值计算结果,通过对静止及旋转车轮周围流场的流动情况、表面压... 为研究整车轮边流场结构特征,以不同尾部造型形式的简单车体和复杂车体为研究对象,分别对静止和旋转车轮工况进行了数值研究.计算采用定常雷诺时均纳维斯托克斯方程.针对数值计算结果,通过对静止及旋转车轮周围流场的流动情况、表面压力系数、气动阻力系数和升力系数等数据的详细分析,得到了车轮旋转会对轮边流场和整车流场产生极大的影响,整车气动阻力和气动升力下降,气动性能得到改善. 展开更多

关键词 数值计算 定常雷诺时均方程 旋转车轮

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圆碟形潜水器阻力性能研究 被引量：13

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作者 张怀新 潘雨村 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第6期978-982,987,共6页

提出了一种新型碟形潜水器外形设计.在三维贴体坐标系下,采用有限体积法求解不可压缩的雷诺平均(RANS)方程,使用标准k-ε湍流模型实现方程的封闭,数值模拟了艇体周围的粘性流场.通过对不同雷诺数下的粘性绕流和阻力性能的研究,并与水池... 提出了一种新型碟形潜水器外形设计.在三维贴体坐标系下,采用有限体积法求解不可压缩的雷诺平均(RANS)方程,使用标准k-ε湍流模型实现方程的封闭,数值模拟了艇体周围的粘性流场.通过对不同雷诺数下的粘性绕流和阻力性能的研究,并与水池实验结果相比较,证明了数值计算在潜水器阻力性能研究方面的应用价值. 展开更多

关键词 潜水器 船舶阻力 雷诺平均方程 粘性流场计算

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连铸中间包湍流流动及夹杂物分布的大涡模拟 被引量：3

9

作者 刘中秋 王强 +1 位作者 李宝宽 姜茂发 《东北大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第5期669-672,共4页

为深入了解中间包内钢液的流动湍流特性和夹杂物分布,采用雷诺平均方程和大涡模拟两种方法计算了中间包内湍流场及夹杂物的分布.结果表明:雷诺平均方程得到的中间包湍流场呈现对称分布;而大涡模拟可以捕捉更多的随机漩涡,更能反映流动... 为深入了解中间包内钢液的流动湍流特性和夹杂物分布,采用雷诺平均方程和大涡模拟两种方法计算了中间包内湍流场及夹杂物的分布.结果表明:雷诺平均方程得到的中间包湍流场呈现对称分布;而大涡模拟可以捕捉更多的随机漩涡,更能反映流动的某些细节,对中间包内的瞬时流场预报更准确,得到的瞬态湍流场呈现非对称分布.得到了夹杂物主要的三种运动轨迹,且夹杂物的分布是不对称的,容易聚集在中间包边角和壁面处. 展开更多

关键词 大涡模拟 雷诺平均方程 中间包 湍流 夹杂物 非对称

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基于一种标准城市建筑模型的行人高度风环境比较研究 被引量：10

10

作者 杨易 张之远 余先锋 《同济大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第6期784-792,共9页

对日本建筑学会(AIJ)提出的标准建筑风环境模型,分别采用风洞试验、基于雷诺平均(RANS)和大涡模拟(LES)的数值模拟方法,开展了考虑不同中央高层建筑高度和来流风向角对周围行人高度风环境影响的详细比较研究。结果表明:RANS和LES模拟得... 对日本建筑学会(AIJ)提出的标准建筑风环境模型,分别采用风洞试验、基于雷诺平均(RANS)和大涡模拟(LES)的数值模拟方法,开展了考虑不同中央高层建筑高度和来流风向角对周围行人高度风环境影响的详细比较研究。结果表明:RANS和LES模拟得到各测点风速比的变化趋势与风洞试验整体上一致,相对而言,LES模拟结果与风洞试验结果更接近,平均误差约为RANS的1/2;而RANS方法总体上低估了行人高度风速,无法准确反映建筑背风面的风加速状况。随着中央建筑高度的增加,周边行人高度风速逐渐增大,100 m高度的超高层建筑对局部区域风速的加速达到1.6倍;但当中央建筑高度超过150 m、继续增大至200 m时,行人高度风速不再增大。当风向角在0°~90°范围变化时,在高层建筑背风面和角区附近会产生行人高度风场加速的“文丘里效应”;其中当来流风向角为45°时,风加速情况最为显著,显示出斜风来流工况下会对高层建筑周边行人风环境带来最不利的影响。 展开更多

关键词 高层建筑 行人风环境 风洞试验 雷诺平均 大涡模拟

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含层流分离泡的粘性绕流精确数值模拟方法研究

11

作者 刘方良 韩忠华 +1 位作者 宋文萍 张坤 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第6期830-835,共6页

高精度CFD求解器是翼型设计的基础,而翼型流动转捩的准确预测是提高数值模拟精度的关键之一。eN方法是比较可靠的且可应用于翼型设计的转捩判断方法,但目前国内耦合eN转捩预测与二维雷诺平均N-S(RANS)方程求解器的研究仍需要通过求解层... 高精度CFD求解器是翼型设计的基础,而翼型流动转捩的准确预测是提高数值模拟精度的关键之一。eN方法是比较可靠的且可应用于翼型设计的转捩判断方法,但目前国内耦合eN转捩预测与二维雷诺平均N-S(RANS)方程求解器的研究仍需要通过求解层流边界层方程为转捩判断提供所需的边界层信息。这种方法不能处理含层流分离泡的流动。为解决上述问题,文章发展了一种直接求解RANS方程为转捩判断提供高精度的边界层解的方法,耦合基于线性稳定性理论的eN转捩判断方法实现了含层流分离泡流动的转捩点自动判断。采用文中方法对含层流分离泡的翼型绕流进行了数值模拟,转捩预测位置与实验值吻合较好,气动力计算精度得到了提高,验证了该方法的有效性。 展开更多

关键词 rans方程 eN转捩判断方法 线性稳定性理论 边界层转捩 层流分离泡

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基于涡方法生成大涡模拟进口条件的数值计算 被引量：3

12

作者 谢宝林 邵亮 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期701-706,共6页

探索改进涡方法来生成大涡模拟的非定常进口条件.改进方法中,为了避免局部漩涡数量过多或者过少,采用密度分布方式放置漩涡场.并用Langevin方程控制漩涡运动,模拟实验方法中的蜂窝器,使改进后的涡方法生成的脉动速度场更加符合湍流的特... 探索改进涡方法来生成大涡模拟的非定常进口条件.改进方法中,为了避免局部漩涡数量过多或者过少,采用密度分布方式放置漩涡场.并用Langevin方程控制漩涡运动,模拟实验方法中的蜂窝器,使改进后的涡方法生成的脉动速度场更加符合湍流的特征.在已知雷诺平均的流场结果下,利用涡方法产生漩涡场,进而生成能满足大涡模拟所需要的非定常进口流场.为了检验改进后的涡方法在生成脉动速度过程中的效果,在槽道中进行了对比数值试验,并借助于直接数值模拟数据做对比,对比分析槽道进出口的平均速度、涡量以及雷诺应力统计,证明改进后的涡方法在生成大涡模拟进口条件下是非常有效的. 展开更多

关键词 涡方法 槽道 湍流 大涡模拟 雷诺平均

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湍流模型的研究现状与最新进展（英文） 被引量：8

13

作者 邓锐 高子予 +2 位作者 李裕龙 姜大鹏 马勇 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2019年第3期360-376,共17页

直接数值模拟方法由于硬件条件的限制,在船舶与海洋工程领域的实际数值计算中难以实现,迄今为止湍流模型在船舶与海洋工程计算流体力学的研究中仍然被广泛采用。湍流模型的发展从RANS和URANS开始,逐渐向LES和DES发展,并发展出许多优秀... 直接数值模拟方法由于硬件条件的限制,在船舶与海洋工程领域的实际数值计算中难以实现,迄今为止湍流模型在船舶与海洋工程计算流体力学的研究中仍然被广泛采用。湍流模型的发展从RANS和URANS开始,逐渐向LES和DES发展,并发展出许多优秀的混合方法。虽然几乎所有的模型在应用中都有成功的案例,但它们各自的缺点与问题仍然是不可避免的。该文通过大量的文献,对RANS、LES、DES、URANS以及混合RANS-LES等模型的特点逐一进行了探讨,仔细讨论并给出了其缺点与问题的处理方法,同时还给出了各种湍流模型的一些应用实例。 展开更多

关键词 湍流模型 rans LES DES 混合模型

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高温升燃烧室综合燃烧性能超大涡模拟 被引量：4

14

作者 张宏达 万斌 +3 位作者 张成凯 林宏军 尚守堂 韩省思 《航空发动机》 北大核心 2020年第6期11-15,共5页

为了对高温升燃烧室性能进行计算分析,运用超大涡模拟方法开展数值模拟,并同步开展了雷诺平均数值模拟作为对比。计算结果表明:旋流器设计与火焰筒开孔设计的匹配合理,Rothstein提出的射流迹线公式能够合理预测主燃孔的射流穿透。超大... 为了对高温升燃烧室性能进行计算分析,运用超大涡模拟方法开展数值模拟,并同步开展了雷诺平均数值模拟作为对比。计算结果表明:旋流器设计与火焰筒开孔设计的匹配合理,Rothstein提出的射流迹线公式能够合理预测主燃孔的射流穿透。超大涡模拟计算得到的出口径向温度分布系数的剖面曲线趋势和最大值位置均与试验结果符合较好。通过与试验结果进行定量比较发现,在相同计算网格条件下,超大涡模拟方法预测高温升燃烧室综合燃烧性能的精度明显高于雷诺平均方法的。 展开更多

关键词 高温升燃烧室 旋流 超大涡模拟 雷诺平均模拟 综合燃烧性能 航空发动机

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