基于时空最优低维动力系统的多尺度可压缩湍流数值模拟方法

1

作者 齐进 吴锤结 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2024年第3期318-336,共19页

按照周培源教授关于研究湍流数值模拟建模时必须分析和求解脉动速度场的思想,该研究基于第一性原理,系统地建立了基于时空低维最优动力系统的多尺度可压缩湍流数值模拟方法(LMS方法),并将其应用于多次冲击Richtmyer-Meshkov问题的数值... 按照周培源教授关于研究湍流数值模拟建模时必须分析和求解脉动速度场的思想,该研究基于第一性原理,系统地建立了基于时空低维最优动力系统的多尺度可压缩湍流数值模拟方法(LMS方法),并将其应用于多次冲击Richtmyer-Meshkov问题的数值模拟中,首次得到了可压缩湍流的中尺度流场和不同于DNS近似解的湍流近似解.数值结果表明,LMS方法可以用较少的网格获得更精确的湍流近似解.首先解决了研究中遇到的几个问题,为LMS方法的构建铺平了道路.这些问题是:基于湍流的物理特性,提出了湍流大、中、小尺度分解的新概念;找到了box滤波空间相关性的计算方法;指出了湍流建模理论中长期存在的逻辑错误,提出了多尺度湍流模型的概念;讨论了湍流封闭问题的本质和关键,给出了克服湍流封闭问题的数值方法.采用box滤波方法/空间网格平均方法且在大尺度网格的意义下,LMS方法的本质是一种将RANS、LES、DES和DNS等湍流数值模拟方法统一的全新湍流数值模拟方法.需要指出的是,LMS方法也可以作为湍流模型研究的辅助工具,以检验SGS尺度方程/脉动方程中各项所对应的湍流模型是否正确. 展开更多

关键词 周培源对湍流研究的开拓性贡献 时空最优低维动力系统 LMS方法 多尺度湍流模型 可压缩湍流

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基于NPLS技术的可压缩湍流机理实验研究新进展 被引量：12

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作者 易仕和 田立丰 +1 位作者 赵玉新 何霖 《力学进展》 EI CSCD 北大核心 2011年第4期379-390,共12页

可压缩湍流机理的实验研究是一件难度很大的工作,其主要的难度在于高时空分辨率的可压缩湍流结构非接触精细测试技术和低噪声的高速风洞设备技术.近几年来,由于在低噪声的超声速、高超声速风洞研究和可压缩流动精细结构测量技术研究方... 可压缩湍流机理的实验研究是一件难度很大的工作,其主要的难度在于高时空分辨率的可压缩湍流结构非接触精细测试技术和低噪声的高速风洞设备技术.近几年来,由于在低噪声的超声速、高超声速风洞研究和可压缩流动精细结构测量技术研究方面取得的重要进展及其在可压缩湍流机理研究方面的应用,超声速流动转捩与湍流的机理研究取得了较大的进展.本文介绍了最近几年高速流动非接触精细测试技术,尤其是基于纳米粒子的平面激光散射技术(nano-tracer planar laser scattering,NPLS)、背景导向纹影技术(background oriented schlieren,BOS)和超声速流场的粒子图像测速技术(particle image velocimetry,PIV)的研究进展和发展前景,以及基于这些技术,在可压缩湍流机理实验研究方面的进展和发展前景,其中包括在超声速混合层转捩、超声速绕流与尾流结构、超声速边界层转捩、激波边界层干扰等典型流场的机理研究方面,以及气动光学机理研究方面的研究进展.最后,展望了目前湍流机理实验研究对湍流工程模型研究的可能贡献. 展开更多

关键词 可压缩湍流 NPLS技术 精细测试 转捩 微波边界层干扰 工程湍流模型

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可压缩湍流研究进展

3

作者 史一蓬 王建春 +2 位作者 杨延涛 肖左利 贺贤土 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第3期16-24,共9页

高马赫数可压缩湍流的运动是一个多尺度多过程的物理现象。采用了多过程分解的方法,将可压缩湍流分解为剪切和胀压过程,分析其统计行为和动力学行为。发展了一种新的紧致差分和WENO格式相结合的混合型数值格式,准确模拟了可压缩湍流场;... 高马赫数可压缩湍流的运动是一个多尺度多过程的物理现象。采用了多过程分解的方法,将可压缩湍流分解为剪切和胀压过程,分析其统计行为和动力学行为。发展了一种新的紧致差分和WENO格式相结合的混合型数值格式,准确模拟了可压缩湍流场;研究了其多尺度多过程行为和对粒子的输运影响;研究了激波结构对湍流场的影响;在高雷诺数可压缩湍流中,证明存在惯性区,其中流运动和压力做功引起的动能流通量都是常数;证明可压缩湍流中存在从大尺度到小尺度的动能级串过程;证明动能流通量的剪切部分和胀压部分在惯性区都为常数;分析亚格子应力项和亚格子质量流动项对动能级串的影响。 展开更多

关键词 可压缩湍流 Helmholtz正交分解 标度律

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可压缩湍流的多尺度分析 被引量：5

4

作者 陈十一 王建春 +3 位作者 郑钦敏 王小宁 滕健 万敏平 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2021年第1期1-17,共17页

作者的研究团队近几年在可压缩湍流的多尺度性质方面开展了系统的研究工作。通过多过程分解,研究了可压缩湍流中的速度和热力学量的剪切部分、胀压部分、伪声模态、声模态、熵模态的多尺度性质,并总结了各类可压缩条件下的速度和热力学... 作者的研究团队近几年在可压缩湍流的多尺度性质方面开展了系统的研究工作。通过多过程分解,研究了可压缩湍流中的速度和热力学量的剪切部分、胀压部分、伪声模态、声模态、熵模态的多尺度性质,并总结了各类可压缩条件下的速度和热力学量的谱的标度律。通过滤波方法,研究了动能和热力学量的多尺度传输现象,并重点分析了可压缩性对动能胀压部分的多尺度传输的影响。在可压缩均匀剪切湍流中,可压缩效应更加明显,可压缩湍动能和耗散率等物理量的马赫数标度率与各向同性湍流类似,但胀压分量所占比重更大,并且变形速度张量特征值的概率密度函数和流动拓扑结构的比例分布等统计量随马赫数的变化也更加明显。对于振动非平衡可压缩各向同性湍流,平动-转动内能模式和振动内能模式间的弛豫效应导致密度梯度与振动温度梯度方向的偏离,从而弱化了流场中压缩和膨胀运动对振动弛豫率的影响。化学反应放热会显著增加流场的压缩与膨胀运动,导致速度胀压分量和热力学量的能谱在所有尺度均增大,湍动能和耗散率的标度律表现出马赫数无关性。 展开更多

关键词 可压缩湍流 能谱 能量传输 亥姆霍兹分解 剪切湍流 高温非平衡湍流 化学反应湍流

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可压缩各向同性衰减湍流直接数值模拟研究 被引量：8

5

作者 李虎 张树海 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第4期673-686,共14页

采用五阶有限差分WENO格式直接模拟了高初始湍流Mach数的可压缩均匀各向同性湍流,主要分析了湍流的统计特性和压缩性的影响,包括能谱特征、激波串、耗散率、标度律等.研究表明,湍动能主要来自于速度场螺旋分量的贡献;各向同性湍流的小... 采用五阶有限差分WENO格式直接模拟了高初始湍流Mach数的可压缩均匀各向同性湍流,主要分析了湍流的统计特性和压缩性的影响,包括能谱特征、激波串、耗散率、标度律等.研究表明,湍动能主要来自于速度场螺旋分量的贡献;各向同性湍流的小尺度脉动对压缩性更为敏感,并且压缩性的增强加快了湍流大尺度脉动向小尺度脉动的湍动能输运;随着湍流Mach数的升高,胀量(压缩)耗散率所占比率也显著增长.标度律分析表明,强可压缩湍流的横向速度结构函数仍然具有扩展自相似性;当阶数较高(p≥5)时,纵向速度结构函数的扩展自相似性则不再成立.对于压缩性较弱的湍流,与不可压缩湍流一致,横向湍流脉动的间歇性要强于纵向湍流脉动;而对于强可压缩湍流,纵向湍流脉动的间歇性要强于横向湍流脉动. 展开更多

关键词 可压缩湍流 各向同性 直接数值模拟 标度律 WENO

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可压缩均匀剪切湍流的二阶矩模拟 被引量：1

6

作者 章光华 符松 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2000年第2期141-150,共10页

基于对可压缩湍流中脉动压力场和脉动速度场特性的理论分析以及ＤＮＳ结果，建立了可压缩均匀剪切湍流中压力－变形率关联的压缩性修正模式．应用这个模式，加上Ｓａｒｋａｒ等建立的脉动体胀率项（ｄｉｌａｔａｔｉｏｎａｌｔｅｒｍｓ... 基于对可压缩湍流中脉动压力场和脉动速度场特性的理论分析以及ＤＮＳ结果，建立了可压缩均匀剪切湍流中压力－变形率关联的压缩性修正模式．应用这个模式，加上Ｓａｒｋａｒ等建立的脉动体胀率项（ｄｉｌａｔａｔｉｏｎａｌｔｅｒｍｓ）的模式，预测可压缩均匀剪切湍流随时间的发展，所得雷诺应力各向异性张量的平衡值与Ｂｌａｉｓｄｅｌｌ等的ＤＮＳ数据非常一致．这个模式准确地预测出均匀剪切湍流中压缩性导致的雷诺应力结构的“流向化”和雷诺切应力分量的显著减小，从而正确地反映出自由剪切流动中压缩性效应抑制湍流动能发展的物理机制． 展开更多

关键词 可压缩湍流 均匀剪切流动 二阶矩模拟

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非线性湍流模型可压缩性修正研究

7

作者 谭超 韩省思 +1 位作者 赵鹏 叶桃红 《中国科学技术大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第12期1293-1300,共8页

以非线性的二阶SZL和三阶CLS湍流模型为基础,对低雷诺数k-ε模型引入膨胀可压缩性和激波不稳定性修正来模化可压缩效应,发展了可压缩性修正的非线性SZL和CLS湍流模型.膨胀可压缩性修正采用广泛使用的Sarkar修正模型,激波不稳定性修正通... 以非线性的二阶SZL和三阶CLS湍流模型为基础,对低雷诺数k-ε模型引入膨胀可压缩性和激波不稳定性修正来模化可压缩效应,发展了可压缩性修正的非线性SZL和CLS湍流模型.膨胀可压缩性修正采用广泛使用的Sarkar修正模型,激波不稳定性修正通过抑制湍流动能产生项得到.应用修正的非线性模型数值研究了经典的二维轴对称凸轴结构的跨音速流动,将预测的壁面压力、激波产生位置、近壁面流速、雷诺切应力、分离区长度等与实验结果进行对比,结果表明两种修正的非线性模型都有明显改进.预测的分离区位置、大小以及之后的再附着位置均有较大的改进,与实验符合较好. 展开更多

关键词 可压缩湍流 激波不稳定性 非线性湍流模型 跨音速流动

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可压缩壁湍流中标度指数的数值研究 被引量：1

8

作者 胡凯衡 陈凯 佘振苏 《北京大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第3期307-311,共5页

使用高精度的有限差分格式直接数值模拟了Mach数等于0.8和1.3两种条件下的槽道湍流。根据数值模拟得到的速度差的概率密度分布,计算了两个方向的速度结构函数的相对标度指数。与不可压的标度指数的对比表明在y+=20附近和槽道中心区,压... 使用高精度的有限差分格式直接数值模拟了Mach数等于0.8和1.3两种条件下的槽道湍流。根据数值模拟得到的速度差的概率密度分布,计算了两个方向的速度结构函数的相对标度指数。与不可压的标度指数的对比表明在y+=20附近和槽道中心区,压缩性对标度律的影响很小;而在粘性底层(y+=5.5)和对数区内(y+≈120),压缩性对标度指数有显著影响。对六阶标度指数沿壁面距离变化的进一步分析表明,槽道可以分为4个不同行为区,在不同行为区间歇性的变化规律具有不同的特征,其中最大雷诺剪应力所在的那个区域间歇性最强。 展开更多

关键词 标度律 直接数值模拟 可压缩槽道湍流 扩展自相似模型

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低速修正的可压缩求解器对湍流模拟精度的影响

9

作者 李彦苏 张坤 +1 位作者 何承军 阎超 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第11期2199-2206,共8页

修正可压缩求解器能提高其对高速湍流中低速区的模拟精度,但低速修正效果受到求解器、计算格式精度、网格量等多因素影响,难以直接评估。研究了不同阶数、分辨率、网格量下,有无低速修正的可压缩求解器对复杂湍流模拟的影响。通过泰勒-... 修正可压缩求解器能提高其对高速湍流中低速区的模拟精度,但低速修正效果受到求解器、计算格式精度、网格量等多因素影响,难以直接评估。研究了不同阶数、分辨率、网格量下,有无低速修正的可压缩求解器对复杂湍流模拟的影响。通过泰勒-格林涡算例,定量分析了不同结果的差异。结果表明:不同网格量、计算方法组合下,低速修正对结果的影响不同。网格量较小、重构格式精度较低的情况下,低速修正方法能够有效提高计算精度。 展开更多

关键词 可压缩湍流 低速修正 高精度格式 全速域格式 泰勒-格林涡

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激波与湍流边界层干扰流动的马赫数效应

10

作者 吴正园 高振勋 +3 位作者 陈新民 蒋崇文 李椿萱 葛航 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期3484-3494,共11页

激波与湍流边界层相互干扰(SWTBLI)现象可诱导形成复杂的流场结构和气动力热分布特性,其干扰机制和影响机理至今仍未被充分掌握。为分析超/高超声速SWTBLI流动的机理,开展了来流马赫数为3、5、11条件下压缩拐角流动的直接数值模拟(DNS)... 激波与湍流边界层相互干扰(SWTBLI)现象可诱导形成复杂的流场结构和气动力热分布特性,其干扰机制和影响机理至今仍未被充分掌握。为分析超/高超声速SWTBLI流动的机理,开展了来流马赫数为3、5、11条件下压缩拐角流动的直接数值模拟(DNS)研究。结果显示,SWTBLI使干扰区内的速度、压强等物理量的脉动显著增强,且增强幅值随来流马赫数升高而增大;同时,上游边界层中的温度、压强等物理量的脉动也随来流马赫数的增大而增强。在SWTBLI作用下,流动的可压缩效应明显增强,干扰区内压力膨胀项和膨胀耗散项不再可忽略。在高超声速条件下,上游边界层中的压力膨胀项和膨胀耗散项也比较重要。此外,SWTBLI诱导的壁面压强平均值和脉动均方根值的分布存在共性。在所有来流马赫数下,干扰区内的壁面压强脉动相比上游边界层均显著增强,并形成明显的峰值。流动发生显著分离时,将分别形成位于平均分离点和再附点附近的壁面压强脉动峰值。 展开更多

关键词 激波与湍流边界层相互干扰 高超声速流动 可压缩湍流 直接数值模拟 分离流

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一个新的可压缩性修正的k-ε模型 被引量：6

11

作者 韩省思 叶桃红 +1 位作者 朱旻明 陈义良 《空气动力学学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第6期677-682,共6页

考虑结构可压缩性修正的影响,发展了一个同时考虑结构可压缩性修正和膨胀可压缩性修正的k-ε湍流模型,新模型包括Chang可实现性、Heinz湍流动能产生项以及Sarkar可压缩性三部分修正。新模型扩宽了以往发展的可压缩性修正模型的适用范围... 考虑结构可压缩性修正的影响,发展了一个同时考虑结构可压缩性修正和膨胀可压缩性修正的k-ε湍流模型,新模型包括Chang可实现性、Heinz湍流动能产生项以及Sarkar可压缩性三部分修正。新模型扩宽了以往发展的可压缩性修正模型的适用范围,适用于高超声速(M>5)复杂湍流流动中。通过对多个复杂超声速横侧射流工况的计算,验证了新模型的预测效果。与实验结果相比表明,几个工况下新模型的预测精度都显著高于标准k-ε模型。流体分离强度越大,新模型的修正效果越显著。与标准k-ε模型相比,新模型计算结果与实验更加接近。 展开更多

关键词 可压缩湍流 超声速横侧射流 k-ε湍流模型 数值模拟

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圆柱跨声速绕流中的激波/湍流相互作用大涡模拟研究 被引量：7

12

作者 许常悦 王从磊 孙建红 《空气动力学学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第1期22-27,51,共7页

采用大涡模拟方法研究了圆柱跨声速绕流中的激波/湍流相互作用问题,来流马赫数M∞取为0.75,基于圆柱直径D的雷诺数为2×105。计算结果表明,圆柱分离点处出现一道斜激波,并且以与涡脱泻Strouhal数一致的特征频率向上游传播。激波运... 采用大涡模拟方法研究了圆柱跨声速绕流中的激波/湍流相互作用问题,来流马赫数M∞取为0.75,基于圆柱直径D的雷诺数为2×105。计算结果表明,圆柱分离点处出现一道斜激波,并且以与涡脱泻Strouhal数一致的特征频率向上游传播。激波运动导致流场中出现反对称的流动模态,剪切层中压力信号的功率谱曲线中存在0.4、-1和-5次方的斜率关系,剪切层中的剪切应力角约为0°,脉动速度以流向脉动速度为主,并且沿剪切层的大尺度结构组织性减小。 展开更多

关键词 圆柱 激波 可压缩湍流 大涡模拟

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BL模式在超声速湍流边界层中应用的检验 被引量：4

13

作者 董明 周恒 《空气动力学学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第1期102-107,共6页

湍流模型是目前解决工程中湍流问题不可缺少的工具。然而它终究是建立在简化与假设的基础上的,其准确性必须经过实际的检验。对超声速边界层,由于缺乏系统的实验数据,检验工作很难做。本文以BL模型为例,通过可压缩湍流边界层的三个典型... 湍流模型是目前解决工程中湍流问题不可缺少的工具。然而它终究是建立在简化与假设的基础上的,其准确性必须经过实际的检验。对超声速边界层,由于缺乏系统的实验数据,检验工作很难做。本文以BL模型为例,通过可压缩湍流边界层的三个典型算例,与直接数值模拟(DNS)的结果作对比。分析了其成功及不足之处,以及影响其精度的若干因素,并检验了用BL模型预测转捩位置的有效性。 展开更多

关键词 BL 模型 直接数值模拟 可压缩湍流边界层

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开式方腔可压缩流动及噪声LES计算分析 被引量：1

14

作者 冯峰 王强 《兵器装备工程学报》 CSCD 北大核心 2022年第1期170-175,211,共7页

采用基于低色散、低耗散计算气动声学方法的LES技术计算分析了Mach 1.4和Mach 0.6三维开式方腔可压缩振荡流动及其诱导的强噪声环境。通过与已有实验和数值结果对比,证实了本文开发的LES计算程序的可靠性。深入分析LES空腔流计算结果,... 采用基于低色散、低耗散计算气动声学方法的LES技术计算分析了Mach 1.4和Mach 0.6三维开式方腔可压缩振荡流动及其诱导的强噪声环境。通过与已有实验和数值结果对比,证实了本文开发的LES计算程序的可靠性。深入分析LES空腔流计算结果,表明超声速来流条件下剪切层大尺度涡结构与空腔后缘撞击形成了声-流耦合自持振荡的声反馈环现象。同时,复杂非线性涡系运动导致超声速空腔流呈现出多个特征频率主导的压力脉动特性。当压缩效应减弱时,亚声速空腔流动的剪切层涡团与空腔后缘撞击形成与超声速情形基本一致的声-流共振现象,但压力脉动幅值显著减弱,且脉动频率减小。 展开更多

关键词 开式空腔 LES 声反馈 可压缩湍流 计算气动声学

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解析壁面函数的可压缩效应修正研究 被引量：2

15

作者 王新光 陈琦 +2 位作者 万钊 张爱婧 陈坚强 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第6期731-739,共9页

基于适用于不可压缩流动的解析壁面函数,针对可压缩湍流边界层特征,考虑壁面网格内对流项变化和能量方程中黏性耗散项的影响,提出一种适用于可压缩流动的解析壁面函数。基于二维超声速和高超声速激波湍流边界层干扰流动,完成了粗网格高... 基于适用于不可压缩流动的解析壁面函数,针对可压缩湍流边界层特征,考虑壁面网格内对流项变化和能量方程中黏性耗散项的影响,提出一种适用于可压缩流动的解析壁面函数。基于二维超声速和高超声速激波湍流边界层干扰流动,完成了粗网格高雷诺数k-ε模型加标准壁面函数、原始解析壁面函数、可压缩修正解析壁面函数和密网格低雷诺数Lauder-Sharma k-ε模型的对比计算。结果表明:四种湍流效应模拟策略都可以准确预测壁面压力和摩擦系数,而本文发展的考虑对流项分布和黏性耗散项影响的解析壁面函数不仅消除了原始解析壁面函数的非物理振荡,而且大幅提升了壁面函数壁面热流的预测精度,与密网格解最大差异不超过40%,预测结果接近于密网格低雷诺数模型结果,而标准壁面函数和原始解析壁面函数预测的壁面热流符号相反,且数值最大差异达500%。对于Ma 5斜激波边界层干扰算例,本文构造的壁面函数计算时间仅为低雷诺数模型的5%左右,相较于其它壁面模型,计算时间仅增加了1%。 展开更多

关键词 解析壁面函数 可压缩湍流 Launder-Sharma k-ε模型 激波边界层干扰

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激波和湍流相互作用的数值模拟 被引量：4

16

作者 王国蕾 陆夕云 《力学进展》 EI CSCD 北大核心 2012年第3期274-281,共8页

本文综述了关于激波和湍流相互作用数值模拟的近期研究进展,主要包括激波和均匀各向同性湍流、激波和湍流边界层、激波和射流以及激波和尾迹的相互作用.激波和湍流相互作用特性受到诸多因素的影响,如激波的强度、位置、形状和流动边界... 本文综述了关于激波和湍流相互作用数值模拟的近期研究进展,主要包括激波和均匀各向同性湍流、激波和湍流边界层、激波和射流以及激波和尾迹的相互作用.激波和湍流相互作用特性受到诸多因素的影响,如激波的强度、位置、形状和流动边界以及来流的湍流状态和可压缩性等.激波和湍流的相互作用会引起流场结构、激波特性和湍流统计特性的显著变化.最后简要讨论了激波和湍流相互作用数值研究需要关注的一些问题. 展开更多

关键词 激波 可压缩湍流 数值模拟

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运用GAO-YONG湍流模型对扩压器内跨声速流动的数值模拟 被引量：1

17

作者 伏晓艳 高歌 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第2期139-142,共4页

运用GAO-YONG可压缩湍流方程组,采用同位网格SIMPLE算法,对扩压器跨声速流动中的二维激波/湍流边界层干扰现象进行了数值模拟。将计算得到的流场的时均参数与实验值进行比较,数值模拟结果在激波强度、壁面压力分布以及分离点和再附点位... 运用GAO-YONG可压缩湍流方程组,采用同位网格SIMPLE算法,对扩压器跨声速流动中的二维激波/湍流边界层干扰现象进行了数值模拟。将计算得到的流场的时均参数与实验值进行比较,数值模拟结果在激波强度、壁面压力分布以及分离点和再附点位置等方面,与实验值吻合较好,表明GAO-YONG可压缩湍流方程组能够比较准确的模拟较强激波/湍流边界层干扰流动,从而进一步为GAO-YONG湍流模型的正确性及其在可压缩流场模拟方面的适用性提供了佐证。 展开更多

关键词 湍流 数值计算 激波/湍流边界层干扰 GAO-YONG 可压缩湍流方程

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高阶气体动理学格式在湍流数值模拟中的应用 被引量：1

18

作者 曹贵瑜 潘亮 徐昆 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2021年第1期168-176,共9页

本文回顾了高阶气体动理学格式在湍流数值模拟中的应用。与传统的Riemann求解器相比,气体动理学格式可以提供时空耦合的演化过程,这对发展高精度格式十分重要。因此,基于两步四阶时间离散和高精度WENO重构,发展了具有四阶时间精度的气... 本文回顾了高阶气体动理学格式在湍流数值模拟中的应用。与传统的Riemann求解器相比,气体动理学格式可以提供时空耦合的演化过程,这对发展高精度格式十分重要。因此,基于两步四阶时间离散和高精度WENO重构,发展了具有四阶时间精度的气体动理学格式。该格式有更高的数值精度和稳定性,并且具有更好的处理复杂流动问题的能力。目前,两步四阶格式已经成功地应用到低雷诺数湍流直接数值模拟和高雷诺数工程湍流RANS模拟中,包括低速槽道湍流、超声速均匀各向同性衰减湍流、二维亚声速翼型湍流和三维跨声速翼身湍流等。数值结果表明该格式对湍流直接数值模拟和湍流RANS模拟具有高数值精度和高数值稳定性。下一步将利用高阶气体动理学格式研究更具有挑战性的可压缩湍流问题,例如超声速湍流边界层和激波边界相互作用等。 展开更多

关键词 高阶气体动理学格式 可压缩湍流 直接数值模拟 RANS模拟

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基于大涡模拟的压缩拐角激波/边界层干扰研究

19

作者 王礼旭 仲冬冬 +1 位作者 葛宁 杨荣菲 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期1032-1041,共10页

为了提高对激波/边界层相互干扰的基本理解,采用大涡模拟(LES)对来流马赫数Ma=2.9,转角为24°的压缩拐角激波与湍流边界层相互干扰进行了研究。采用回收/调节方法作为入口湍流生成技术,并在超声速平板湍流边界层上进行了验证。采用... 为了提高对激波/边界层相互干扰的基本理解,采用大涡模拟(LES)对来流马赫数Ma=2.9,转角为24°的压缩拐角激波与湍流边界层相互干扰进行了研究。采用回收/调节方法作为入口湍流生成技术,并在超声速平板湍流边界层上进行了验证。采用涡识别方法和数值纹影图等流动显示方法,研究了干扰区内激波与边界层相互干扰的结构变化特征。通过对比分析湍动能和雷诺正应力在不同流向位置的分布规律,研究表明:经过激波干扰后湍动能主要集中在边界层的外层,并在拐角附近形成一个低湍动能区;雷诺正应力流向分量和法向分量在边界层内的分布呈现为单峰结构,而展向分量呈现为双峰结构。运用间歇因子对分离激波的大尺度流向运动进行研究,发现激波围绕着平均分离点作前后运动,运动的尺度等于进口湍流边界层厚度的72%。证实了拐角下游G?rtler流向涡对的存在,并对其展向分布和空间演化特性进行了详细研究。 展开更多

关键词 激波/边界层相互干扰 可压缩湍流 大涡模拟 激波运动 Gortler涡

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可压缩槽道流动的大涡模拟研究

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作者 王锁柱 杨天鹏 +2 位作者 杨依峰 秦绪国 苏伟 《导弹与航天运载技术（中英文）》 CSCD 北大核心 2023年第1期112-117,共6页

可压缩湍流边界层是高速飞行器研究面临的基础科学问题,对其流动机理的认识对于高速飞行器气动力热设计具有重要意义。采用大涡模拟方法对可压缩槽道流动进行了数值模拟研究,并基于Favré过滤建立了适用于可压缩流动的大涡模拟方法... 可压缩湍流边界层是高速飞行器研究面临的基础科学问题,对其流动机理的认识对于高速飞行器气动力热设计具有重要意义。采用大涡模拟方法对可压缩槽道流动进行了数值模拟研究,并基于Favré过滤建立了适用于可压缩流动的大涡模拟方法,将混合亚格子模型延拓到了动态形式,形成了适用于可压缩流动的动态混合模型。通过分析亚格子模型、网格疏密和计算格式对数值模拟结果的影响,结果表明所建立的大涡模拟方法在较少网格数下能够获得可靠的计算结果。数值模拟还获得了可压缩槽道流动时间转捩的过程,捕捉到了大尺度旋涡结构和近壁速度条带结构的演化过程。 展开更多

关键词 可压缩湍流 槽道流动 大涡模拟

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