基于雷诺应力输运模型的气膜冷却效率预测标通量模型修正研究

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作者 薛景嘉 左婧滢 +4 位作者 韦健飞 章思龙 李欣 韦鼎元 鲍文 《推进技术》 北大核心 2025年第8期198-209,共12页

针对传统两方程模型因无法考虑各向异性,导致流动预测不足,气膜冷却中心线上冷却效率预测过高等问题,本文选用雷诺应力输运模型(Reynolds Stress Model,RSM)进一步考虑流动各向异性,对比了不同湍流模型RSM和剪切应力输运模型(Shear-Stre... 针对传统两方程模型因无法考虑各向异性,导致流动预测不足,气膜冷却中心线上冷却效率预测过高等问题,本文选用雷诺应力输运模型(Reynolds Stress Model,RSM)进一步考虑流动各向异性,对比了不同湍流模型RSM和剪切应力输运模型(Shear-Stress Transport Model,SST)的预测结果,结果表明由于RSM对于雷诺应力的各向异性特性捕捉更加准确从而提高了对于流动速度预测的准确性。对于梯度扩散假设(Gradient Diffusion Hypothesis,GDH)在空间温度场预测上扩散不足的问题,在RSM的基础上引入高阶广义梯度扩散假设(High-Order Generalized Gradient Diffusion Hypothesis,HOGGDH),进一步考虑传热各向异性进行修正,将计算结果和实验值比较。结果表明,基于RSM的气膜冷却效率预测的标通量模型的修正在不同的气膜孔型以及吹风比和密度比的情况下均和实验有较好的吻合度,相对预测精度相比传统两方程模型提升32%。 展开更多

关键词 气膜冷却 雷诺应力输运模型 标通量模型 冷却效率 模型修正

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近壁区Reynolds应力输运方程的理论模型 被引量：2

2

作者 陆利蓬 龚慧敏 +1 位作者 张坚强 陈矛章 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第3期269-271,共3页

在湍流边界层的近壁区 ,采用对称共振三波的理论模型描述相干结构 ,根据理论模型对Reynolds应力输运方程逐项进行计算和分析 ,结果与直接数值模拟符合很好 .这不仅在理论上有益于对湍流物理机制的了解 ,而且展现了一种可能性 ,即根据相... 在湍流边界层的近壁区 ,采用对称共振三波的理论模型描述相干结构 ,根据理论模型对Reynolds应力输运方程逐项进行计算和分析 ,结果与直接数值模拟符合很好 .这不仅在理论上有益于对湍流物理机制的了解 ,而且展现了一种可能性 ,即根据相干结构的理论知识来改造湍流模型 ,使之具有更清晰的物理内涵以提高近壁区的预估精度 . 展开更多

关键词 湍流边界层 湍流输运 波 reynolds应力

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基于改进剪切应力输运k-ω湍流模型对考虑风向随高度偏转大气边界层的数值模拟 被引量：9

3

作者 冯成栋 顾明 《同济大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第6期821-830,共10页

基于剪切应力输运(SST)k-ω模型,通过修改模型参数、方程源项和湍动粘度,提出了“改进SST k-ω模型”,并采用该模型对考虑风向随高度偏转的大气边界层进行了计算流体动力学(CFD)数值模拟。通过预前模拟和主模拟两个步骤,对风场自保持的... 基于剪切应力输运(SST)k-ω模型,通过修改模型参数、方程源项和湍动粘度,提出了“改进SST k-ω模型”,并采用该模型对考虑风向随高度偏转的大气边界层进行了计算流体动力学(CFD)数值模拟。通过预前模拟和主模拟两个步骤,对风场自保持的实现方法进行了探讨。研究表明,提出的改进SST k-ω模型可以取得与实测较一致的模拟结果。将预前模拟得到的风剖面作为主模拟的入流边界条件,各物理量均可以在流域中得到较好的保持。 展开更多

关键词 计算流体动力学 大气边界层 自保持 改进剪切应力输运k-ω模型 科氏力

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旋风分离器分离性能的经验模型与数值预测 被引量：26

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作者 钱付平 章名耀 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第1期35-39,共5页

利用雷诺应力输运模型对Stairmand高效旋风分离器的气相流场进行数值模拟,在此基础上对旋风分离器的分离效率、压力损失进行了研究,得出了不同条件下旋风分离器的分离性能,同时利用Barth,Iozia&Leith,Shepherd&Lapple,Cacal&... 利用雷诺应力输运模型对Stairmand高效旋风分离器的气相流场进行数值模拟,在此基础上对旋风分离器的分离效率、压力损失进行了研究,得出了不同条件下旋风分离器的分离性能,同时利用Barth,Iozia&Leith,Shepherd&Lapple,Cacal&Martinez,Dirgo,Coker经验公式计算了该旋风分离器的分级效率和压力损失,并分别和实验数据进行了比较.结果表明,Barth经验公式在计算直径为305mm的Stairmand旋风分离器时的分级效率与实验数据吻合较好;而Iozia&Leith经验公式能准确地计算直径为152mm的Stairmand旋风分离器的分级效率;Cacal&Martinez及Dirgo经验模型计算的压力损失和实验数据吻合较好.另一方面,数值预测的分级效率和实验数据基本一致,而且预测的压力损失误差在5%以内.研究结果还表明,应用计算流体动力学来研究旋风分离器的分离性能方便且可行. 展开更多

关键词 旋风分离器 雷诺应力输运模型 经验模型 分离性能 计算流体动力学

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风环境数值模拟中模拟植被的数学模型与应用 被引量：9

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作者 杨易 顾明 +1 位作者 金新阳 杨立国 《同济大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第9期1266-1270,共5页

在建筑风环境数值模拟中,植被的影响通常不可忽略,而且流经植被覆盖区的湍流流动非常复杂.为此,采用在动量和湍流输运方程中附加源/汇项的方法,结合粗糙壁面率修正,模拟植被绕流效应.首先基于剪切应力输运(shear-stress transport,SST)k... 在建筑风环境数值模拟中,植被的影响通常不可忽略,而且流经植被覆盖区的湍流流动非常复杂.为此,采用在动量和湍流输运方程中附加源/汇项的方法,结合粗糙壁面率修正,模拟植被绕流效应.首先基于剪切应力输运(shear-stress transport,SST)k(湍动能)-ω(耗散频率)模型,从理论上推导了湍动能耗散频率ω方程的新的附加源项模型;其次,采用数值模拟方法,以一植被挡风墙试验为例,对该模型进行了验证;最后,将模型应用到一高层建筑群风环境的数值模拟优化设计中.结果表明,该模型可以较准确有效地模拟建筑风环境中的植被效应,因而具有一定的理论和实用参考价值. 展开更多

关键词 计算流体动力学 风环境 植被绕流 剪切应力输运k-ω模型 源/汇项

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利用重正化群方法推导湍流二阶矩封闭模型 被引量：2

6

作者 刘正锋 王晓宏 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第2期195-201,共7页

Rubinstein和Barton在其原始工作中,利用Yakhot-Orszag湍流重正化群方法对雷诺应力输运方程中的速度-压力梯度项和各向同性回归过程进行了模拟．文中分析了其在理论推导过程中存在的数学物理上不自洽的问题及计算错误,并且利用重正化群... Rubinstein和Barton在其原始工作中,利用Yakhot-Orszag湍流重正化群方法对雷诺应力输运方程中的速度-压力梯度项和各向同性回归过程进行了模拟．文中分析了其在理论推导过程中存在的数学物理上不自洽的问题及计算错误,并且利用重正化群方法重新系统地对雷诺应力输运方程进行了模拟,计算得到的湍流常数理论值和经验值相接近． 展开更多

关键词 湍流模式 雷诺应力输运方程 二阶矩封闭模型 计算流体力学 重正化群

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重型燃气轮机DLN燃烧室环形区的优化 被引量：6

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作者 雷俊勇 李宇红 +1 位作者 由长福 祁海鹰 《燃烧科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第4期340-344,共5页

为了研究一种引进的燃气轮机干式低污染燃烧室性能并探索其设计方法,采用数值方法计算了该燃烧室环形区的流场和温度场,发现环形区存在燃烧效率低、污染物生成高等不足之处．对可能的设计思路进行了分析,并进一步提出两种结构改进方案,... 为了研究一种引进的燃气轮机干式低污染燃烧室性能并探索其设计方法,采用数值方法计算了该燃烧室环形区的流场和温度场,发现环形区存在燃烧效率低、污染物生成高等不足之处．对可能的设计思路进行了分析,并进一步提出两种结构改进方案,数值计算表明,改进方案可显著提高燃烧效率并降低污染物生成． 展开更多

关键词 重型燃气轮机 干式低污染燃烧室 计算流体力学 湍流剪应力输运模型

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跨声速和超声速流中激波/边界层干扰数值模拟 被引量：6

8

作者 谭杰 金捷 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第4期394-400,共7页

对SST湍流模型中的Bradshaw常数a1进行了修正,并对跨声速和超声速流中激波/边界层干扰进行了数值模拟研究,空间离散采用二阶精度差值的低耗散通量分裂格式(LDFSS),时间离散采用对称高斯-赛德尔(SGS)算法。结果表明:在跨声速流动中,计算... 对SST湍流模型中的Bradshaw常数a1进行了修正,并对跨声速和超声速流中激波/边界层干扰进行了数值模拟研究,空间离散采用二阶精度差值的低耗散通量分裂格式(LDFSS),时间离散采用对称高斯-赛德尔(SGS)算法。结果表明:在跨声速流动中,计算得到的壁面压力分布、分离区长度和速度剖面都与实验值吻合较好,而且很好地模拟了典型的λ激波结构;在超声速流动中,修正后模型的计算精度较原始模型有了较大改善,计算得到壁面压力分布和分离点的位置都和实验值吻合较好。 展开更多

关键词 激波/边界层干扰 数值仿真 剪切应力输运湍流模型

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PDS-XADS散裂靶热工水力分析 被引量：4

9

作者 艾尼塞 俞冀阳 杨永伟 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第2期260-265,共6页

本文对小型加速器驱动的次临界系统(ADS)——PDS-XADS散裂靶进行了热工水力分析。分析的XADS型实验堆基于欧洲PDS-XADS实验项目的设计,使用铅铋合金(LBE)作为冷却剂。散裂靶是ADS的核心部件之一,用以确保反应堆功率维持在指定水平。本... 本文对小型加速器驱动的次临界系统(ADS)——PDS-XADS散裂靶进行了热工水力分析。分析的XADS型实验堆基于欧洲PDS-XADS实验项目的设计,使用铅铋合金(LBE)作为冷却剂。散裂靶是ADS的核心部件之一,用以确保反应堆功率维持在指定水平。本文利用计算流体力学软件ANSYSCFX 11.0对散裂靶的下部区域进行热工水力分析。分析采用稳态计算、剪切应力输运(SST)湍流模型,在壁面边界条件处采用自动壁面函数法,针对不同的散裂靶设计进行计算流体力学(CFD)分析,最后根据散裂靶设计限值选择最优设计方案。 展开更多

关键词 加速器驱动的次临界系统 铅铋合金 散裂靶 剪切应力输运湍流模型 计算流体力学

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FCC沉降器内不同结构旋风分离系统的模拟分析

10

作者 高助威 王娟 +3 位作者 姜龙骏 王江云 任文建 毛羽 《石油学报（石油加工）》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第6期1120-1127,共8页

FCC沉降器内两级旋风分离系统是石油工业催化裂化过程的重要组成部分。为了分析两级旋风分离系统之间的传递关系,笔者采用Reynolds应力输运模型(RSM)对FCC沉降器内两级旋风分离系统进行两相数值模拟,研究了4种不同结构的流场分布特征及... FCC沉降器内两级旋风分离系统是石油工业催化裂化过程的重要组成部分。为了分析两级旋风分离系统之间的传递关系,笔者采用Reynolds应力输运模型(RSM)对FCC沉降器内两级旋风分离系统进行两相数值模拟,研究了4种不同结构的流场分布特征及两级分离器间流动不稳定性的相互影响过程。结果表明,粗旋和顶旋采用合理的结构形式能更好地平衡顶旋气流,提高分离效率,降低压力降。料腿底部无约束时,粗旋排出流率较大,顶旋排出流率较小,且各顶旋排出流率并不相同。由粗旋排气管排出的气流仍有旋转特点,使方形直连管下端有漩涡区,出现了多个封闭循环流动的小漩涡,这对顶旋的流动不稳定性有重要的影响。 展开更多

关键词 FCC沉降器 reynolds应力输运模型(rsm) 旋风分离器 三维非稳态流场 数值模拟

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掠叶片进口流场中周向不均匀性的影响

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作者 唐明智 金东海 +1 位作者 郭昕 桂幸民 《航空发动机》 北大核心 2018年第4期8-15,共8页

为模化并分析迎角改变时掠叶栅流场中周向不均匀性的影响,将1种应力输运模型整合到通流模型中,并应用于某掠叶栅的计算。通过给定掠叶栅不同来流迎角开展3D数值模拟和通流计算,结果表明:主要由无黏叶片力所诱发的周向不均匀性会重新组... 为模化并分析迎角改变时掠叶栅流场中周向不均匀性的影响,将1种应力输运模型整合到通流模型中,并应用于某掠叶栅的计算。通过给定掠叶栅不同来流迎角开展3D数值模拟和通流计算,结果表明:主要由无黏叶片力所诱发的周向不均匀性会重新组织叶片通道的进口流场,改变进口气流角,从而引发掠叶栅进口径向平衡的重新分布,随着迎角的提高,这种周向不均匀性将加强,其对进口流动的影响也会进一步增大。加入该应力输运模型后,通流模型能够很好地预测周向脉动源项,在前缘前其计算值与3D计算结果的偏差在20%以内,对叶片通道进口气流角改变量的预测精度提高了25%以上,对进口流动径向平衡的描述精度提高了60%以上。 展开更多

关键词 掠叶片 通流模型 周向平均方法 周向不均匀性 应力输运模型

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用于预测轴流压气机内角区分离的RANS和SBES方法评估 被引量：1

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作者 孙巍 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第7期189-205,共17页

为了提高压气机内角区分离的RANS建模精度,基于剪应力输运模型(SST模型),本文评估了湍流非平衡和各向异性修正对压气机角区分离预测的影响。结果表明,角区分离区上游端壁二次流以及角区分离流均呈现出很强的湍流非平衡和各向异性行为,... 为了提高压气机内角区分离的RANS建模精度,基于剪应力输运模型(SST模型),本文评估了湍流非平衡和各向异性修正对压气机角区分离预测的影响。结果表明,角区分离区上游端壁二次流以及角区分离流均呈现出很强的湍流非平衡和各向异性行为,结合非平衡和各向异性修正而提出的NSST-Helicity-QCR模型能够在各类工况下给出最为准确的角区分离预测结果。为了进一步验证提出的NSST-Helicity-QCR模型能够合理捕捉压气机端区流动物理,基于一种新型混合RANS-LES方法——应力融合涡模拟(SBES)构建的高保真时间精确湍流数据库,本文对NSST-Helicity-QCR模型进行评估反馈。结果表明,NSST-Helicity-QCR模型合理捕捉了端壁二次流以及角区分离流的湍流非平衡行为,但仍低估了角区分离区内的湍流各向异性行为。 展开更多

关键词 压气机 角区分离 雷诺平均 湍流 剪应力输运模型 非平衡 各向异性 应力融合涡模拟

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