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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
1
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
2
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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宽广工况下湍流燃烧速度模型适用性评估与发展
3
作者 蔡骁 代鸿超 +1 位作者 王金华 黄佐华 《推进技术》 北大核心 2025年第2期117-128,共12页
为了发展高适用性的湍流燃烧速度(ST)模型,本研究对比了最近提出的多种ST预测模型在不同湍流预混燃烧条件的准确性。在宽广工况条件下使用300个数据确定了14个ST预测模型的平均绝对百分比误差(Mean Absolute Percentage Error,MAPE)。... 为了发展高适用性的湍流燃烧速度(ST)模型,本研究对比了最近提出的多种ST预测模型在不同湍流预混燃烧条件的准确性。在宽广工况条件下使用300个数据确定了14个ST预测模型的平均绝对百分比误差(Mean Absolute Percentage Error,MAPE)。通过寻找最小的MAPE,对这14个预测模型中原作者提出的可调常数项进行了修正。结果表明,基于宽广工况修正的拟合常数项均提升了模型准确度。然而,但大多数模型在宽广的Lewis数范围(Le=0.33~2.94)和Karlovitz数范围(Ka=0.03~90)下不具有普适性。研究发现,Liu和Nguyen的模型分别对固定Le工况(Le=1)和变化Le工况(Le=0.33~2.94)具有较好的适用性,但分别缺乏对Damk?hler数(Da)和相对湍流长度尺度(LI/δ)的考虑。因此,本文提出两个修正的预测模型,分别将其MAPE降低至11.5%和15.5%。 展开更多
关键词 湍流燃烧速度 湍流传播火焰 速度模型 宽广工况 差异扩散
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SST湍流模型在逆压梯度流动中的改进
4
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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基于粗网格数据驱动湍流模型的快堆热分层分析方法
5
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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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
6
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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基于AENS仿真平台的螺旋度修正湍流模型研究
7
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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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
8
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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WA-DES湍流模型在喷水推进泵数值预测中的适用性研究
9
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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涡轮叶片复合冷却内外部流动的磁共振测速和湍流模型评估
10
作者 蔡宇宙 曾伟 +2 位作者 赖佑奎 欧阳华 马海腾 《推进技术》 北大核心 2025年第7期250-259,共10页
涡轮叶片复合冷却结构复杂,激光诊断难以测量其内外流场。本文通过磁共振测速(MRV)获取了GE-E^(3)叶片的内外耦合流场,并基于RANS进行数值计算。结果表明:MRV捕捉到主流通道的内外流掺混,前缘冲击-气膜的冲击孔初步加速及气膜孔进一步加... 涡轮叶片复合冷却结构复杂,激光诊断难以测量其内外流场。本文通过磁共振测速(MRV)获取了GE-E^(3)叶片的内外耦合流场,并基于RANS进行数值计算。结果表明:MRV捕捉到主流通道的内外流掺混,前缘冲击-气膜的冲击孔初步加速及气膜孔进一步加速,以及蛇形弯道的分离流动等特征,并观察到通道涡以及分离涡结构。基于所测速度场评估仿真结果,发现SST k-ω和RNG k-ε的速度场特征均与MRV定性吻合,但SST k-ω对通道涡和分离涡的预测更接近MRV。此外,SST k-ω和RNG k-ε的反正切绝对百分比误差(AAPE)的全流场平均值分别为14%和16%,其差异主要由于SST的计算模型预测蛇形弯道以及尾缘劈缝扰流柱的分离区域更具优势。 展开更多
关键词 涡轮叶片 磁共振测速 叶片流动与冷却 流动可视化 湍流模型评估
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基于高空台排气扩压器非平衡流动k-ωSST湍流模型系数优化
11
作者 聂博文 张健平 +3 位作者 张松 但志宏 陈律江 杨豪 《机床与液压》 北大核心 2025年第2期125-133,共9页
为了准确模拟高空台排气扩压器湍流非平衡流动,采用Fluent软件分析k-ωSST湍流模型系数对扩压器出口静压模拟精度的影响,并通过响应面试验优化模型系数。结果表明:随着α_(1)的增大,模拟精度先提高后降低,达到0.341后保持不变。β^(*)... 为了准确模拟高空台排气扩压器湍流非平衡流动,采用Fluent软件分析k-ωSST湍流模型系数对扩压器出口静压模拟精度的影响,并通过响应面试验优化模型系数。结果表明:随着α_(1)的增大,模拟精度先提高后降低,达到0.341后保持不变。β^(*)的增大使模拟值逐渐接近目标值,从而提高精度;当模拟值大于目标值时,精度先降低再提高;而模拟值小于目标值时,精度急剧降低。β_(2)的增大也使得模拟值逐渐接近目标值,从而提高精度;当模拟值小于目标值,精度急剧降低。而σ_(ω2)的增大则使得模拟值迅速接近目标值,提高精度;但当模拟值小于目标值时,精度缓慢降低。模型系数α_(1)、β^(*),β_(2)、σ_(ω2)优选范围为0.2973~0.325、0.056~0.098、0.0756~0.089、0.69~1.1984。在此基础上,通过响应面试验显著性分析得到敏感性顺序为α_(1)>β_(2)>β^(*)>σ_(ω2),β^(*)与α_(1)、α_(1)和σ_(ω2)、β_(2)和β^(*)交互作用的影响显著,模型系数α_(1)、β^(*)、β_(2)、σ_(ω2)最佳组合为0.3052、0.0611、0.0826、0.853。最后通过试验验证合理性,结果表明模型系数最佳组合能较好地提高模拟计算准确性。 展开更多
关键词 k-ωSST湍流模型系数 不确定性 高空台排气扩压器 数值模拟 响应面试验
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SST-k-ω湍流模型下的覆冰八分裂导线气动特性分析
12
作者 蔡萌琦 钟博林 +1 位作者 赵鑫 闵光云 《电网与清洁能源》 北大核心 2025年第7期9-18,共10页
为研究新月形覆冰八分裂导线在特定湍流模型下的气动特性与复杂湍流机理,采用风洞试验与数值模拟相结合的方法,基于实际导线参数建立二维新月形覆冰八分裂导线模型,利用SST-k-ω湍流模型对流场进行高精度数值求解。通过网格无关性和时... 为研究新月形覆冰八分裂导线在特定湍流模型下的气动特性与复杂湍流机理,采用风洞试验与数值模拟相结合的方法,基于实际导线参数建立二维新月形覆冰八分裂导线模型,利用SST-k-ω湍流模型对流场进行高精度数值求解。通过网格无关性和时间步长敏感性分析,优化模拟精度,并设置多种风攻角工况,系统提取各子导线在不同工况下的压力、速度分布及气动力系数。实验方面,采用五分量天平同步测量气动力系数,获得全攻角范围内的气动响应。将数值结果与风洞实测数据进行对比,分析模型在不同风攻角下的适用性和误差特征。结果显示,SST-k-ω湍流模型在40°至150°风攻角区间对气动特性的模拟效果最佳,阻力系数与升力系数的平均相对误差分别约为0.15和0.1。典型工况下,迎风侧子导线的尾流作用导致背风侧流场结构发生明显变化,部分攻角出现气动力波动现象。结论说明,SST-k-ω湍流模型能够有效反映新月形覆冰八分裂导线的气动特性及其尾流效应,为后续复杂流动及舞动机理研究提供参考。 展开更多
关键词 八分裂覆冰导线 气动特性 SST-k-ω湍流模型
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面向液态铅铋数值传热的湍流热通量模型构建综述
13
作者 蔡杰进 吴杰 黄彦平 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第S02期393-403,共11页
液态铅铋(LBE)数值传热受制于极低普朗特数特性,传统雷诺比拟方法不能准确封闭和描述平均能量方程中的湍流热通量(THF)及温度输运过程,因此需构建针对低普朗特数流体THF的封闭模型。模型分为4类:湍流普朗特数模型、代数热通量模型、二... 液态铅铋(LBE)数值传热受制于极低普朗特数特性,传统雷诺比拟方法不能准确封闭和描述平均能量方程中的湍流热通量(THF)及温度输运过程,因此需构建针对低普朗特数流体THF的封闭模型。模型分为4类:湍流普朗特数模型、代数热通量模型、二阶矩微分热通量模型及利用机器学习的数据驱动模型。本文通过梳理其研究进展、建模思想,对模型所展现的复杂程度、在工程应用中的适用性等特点展开评述,为后续THF封闭建模研究、优化及创新提供见解。在燃料棒束间LBE的强制对流换热模拟中,显式代数热通量模型展现出较高的应用前景,机器学习则为THF封闭提供了全新的视角。 展开更多
关键词 湍流热通量 液态金属 数值传热 代数热通量模型 机器学习
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湍流燃烧二阶矩模型DNS检验研究进展的回顾
14
作者 王方 周力行 《燃烧科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期570-574,共5页
现有的湍流燃烧模型中,有的缺乏普适性,也有的用于大涡模拟的计算量太大.一种基于湍流流动模拟思路的统计矩方法被提出来,称为二阶矩(second-order moment,SOM)燃烧模型,用于非预混射流火焰和旋流火焰的雷诺平均模拟(Reynolds-averaged ... 现有的湍流燃烧模型中,有的缺乏普适性,也有的用于大涡模拟的计算量太大.一种基于湍流流动模拟思路的统计矩方法被提出来,称为二阶矩(second-order moment,SOM)燃烧模型,用于非预混射流火焰和旋流火焰的雷诺平均模拟(Reynolds-averaged Navier-Stokes modeling,RANS)和大涡模拟(large-eddy simulation,LES),以及钝体后方预混火焰的大涡模拟,已经得到实验结果的良好检验.进一步的研究是该模型的直接数值模拟(direct numerical simulation,DNS)检验.本文对作者以及文献中报导的SOM模型DNS检验的研究进展进行了回顾. 展开更多
关键词 湍流燃烧 二阶矩燃烧模型 直接数值模拟检验
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潜艇主艇体模型水下水动力特性的数值分析
15
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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湍流模型对风琴管喷嘴空化射流数值模拟的影响分析 被引量：2
16
作者 杨新霞 闫月娟 +3 位作者 徐艳 李森 刘海水 刘幸倩 《科学技术与工程》 北大核心 2024年第15期6346-6353,共8页
针对不同湍流模型对空化射流流场数值模拟影响问题,基于ZGB(Zwart-Gerber-Belamri)空化模型和WALE(wavelet analysis of Lagrangian errors)亚格子模型,采用大涡模拟(large eddy simulation,LES)和RANS(Reynolds-averaged Navier-Stokes... 针对不同湍流模型对空化射流流场数值模拟影响问题,基于ZGB(Zwart-Gerber-Belamri)空化模型和WALE(wavelet analysis of Lagrangian errors)亚格子模型,采用大涡模拟(large eddy simulation,LES)和RANS(Reynolds-averaged Navier-Stokes)模型对风琴管喷嘴空化射流流场进行数值模拟研究,分析内外流场的压力分布、速度分布以及空化云演变规律,并将空化云演变规律与实验结果进行对比分析。结果表明,LES模型速度、压力分布更符合实际情况,空化云演变规律与高速摄像拍摄结果基本吻合,LES模型可以更准确地模拟风琴管喷嘴空化射流流场,对风琴管喷嘴结构优化、打击力度与目标靶距的预测更准确。 展开更多
关键词 风琴管喷嘴 空化射流 湍流模型 大涡模拟 空化云
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基于物理信息神经网络的气膜冷却湍流模型反演学习 被引量：1
17
作者 张振 苏欣荣 袁新 《动力工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第9期1459-1465,共7页
由于气膜冷却问题中湍流的复杂特性,传统雷诺平均(RANS)方法会低估湍流的热扩散强度,导致冷却效果计算不准确。对此提出了一套基于物理信息神经网络(PINN)的湍流建模框架,基于RANS流场和大涡模拟(LES)温度场,建立了数据驱动的湍流普朗... 由于气膜冷却问题中湍流的复杂特性,传统雷诺平均(RANS)方法会低估湍流的热扩散强度,导致冷却效果计算不准确。对此提出了一套基于物理信息神经网络(PINN)的湍流建模框架,基于RANS流场和大涡模拟(LES)温度场,建立了数据驱动的湍流普朗特数神经网络模型,在RANS求解器中嵌入该模型,可以动态调整湍流的热扩散强度,获得了与LES高度一致的温度场。结果表明:PINN是构建数据驱动湍流模型的良好方法,对于湍流普朗特数的建模可以有效提升RANS方法对温度预测的准确性。 展开更多
关键词 气膜冷却 物理信息神经网络 湍流普朗特数 机器学习 湍流模型
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多孔介质传热模型在多孔壁湍流中的适用性 被引量：2
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作者 赵泽灏 张金龙 董宇红 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2024年第1期45-54,I0001,共11页
为了考查不同的多孔介质传热模型在不同工况下的适用性,对带有高孔隙率多孔介质壁面槽道湍流及其传热进行了直接数值模拟研究。在多孔介质层外流体区域,通过有限差分方法求解不可压缩Navier-Stokes方程和温度对流扩散方程;在多孔介质层... 为了考查不同的多孔介质传热模型在不同工况下的适用性,对带有高孔隙率多孔介质壁面槽道湍流及其传热进行了直接数值模拟研究。在多孔介质层外流体区域,通过有限差分方法求解不可压缩Navier-Stokes方程和温度对流扩散方程;在多孔介质层内,使用修正的Darcy-Brinkman-Forchheimer模型描述高孔隙率多孔介质阻力,以及分别采用局部热平衡(local thermal equilibrium,LTE)模型、局部非热平衡(local thermal non-equilibrium,LTNE)模型、理想金属(ideal metal foams,IMF)模型计算温度分布。通过对所得热场的统计特性的分析比较,探究了不同Biot数下水和空气两类流体介质的多孔介质传热模型的有效性。研究表明:LTE模型不足以准确预测金属泡沫多孔介质内传热问题,其等效导热系数因仅考虑孔隙率因素而低估了多孔介质层的传热能力;IMF模型在小比热容流体介质的算例中表现良好,可以代替LTNE描述多孔介质层内的传热,而在大比热容流体介质的算例中表现不佳,需要考虑比热容以及流固两相间的传热能力对预估的固体相温度分布进行修正。 展开更多
关键词 传热 多孔介质壁面 槽道湍流 直接数值模拟 局部热平衡模型
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喷管两相湍流数值模拟及湍流模型性能评估 被引量：2
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作者 陈良兵 廖紫默 +1 位作者 刘难生 万振华 《固体火箭技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期24-34,共11页
研究固体火箭发动机喷管中颗粒质量流率对两相流的影响规律以及不同RANS模型对该问题的预测性能,可为喷管设计等工程应用提供重要参考。在欧拉-拉格朗日(Euler-Lagrange)框架下,通过3D大涡模拟(3D LES)研究了颗粒质量流率对喷管两相流... 研究固体火箭发动机喷管中颗粒质量流率对两相流的影响规律以及不同RANS模型对该问题的预测性能,可为喷管设计等工程应用提供重要参考。在欧拉-拉格朗日(Euler-Lagrange)框架下,通过3D大涡模拟(3D LES)研究了颗粒质量流率对喷管两相流场的影响规律,以3D LES结果作为参考依据,分析了不同RANS模型针对喷管两相流在2D轴对称和3D模拟中的性能。结果表明:由于扩张段内颗粒集中在中轴线附近区域,颗粒质量流率越大,该区域马赫数越低,温度越高;壁面附近存在无颗粒区,故边界层内流动几乎不受颗粒影响。另外,采用不同湍流模型计算得到的颗粒分布与LES基本相同。在2D轴对称RANS模拟中,发现RNG k-ε模型所预测的气相质量流率和喷管比冲与LES结果吻合最好;在高颗粒质量分数下(约30%),不同湍流模型预测的相对比冲损失差别可超过3%。在3D RANS模拟中,发现Realizable k-ε模型表现出最佳的综合性能,所预测的物理量沿中轴线分布的准确性均优于其他模型。当颗粒质量分数约为31.2%时,Realizable k-ε模型所预测的比冲为与LES结果相比误差仅1.56%。 展开更多
关键词 固体火箭发动机 喷管 气粒两相流 湍流模型 欧拉-拉格朗日方法
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基于直接数值模拟的压力容器入口射流湍流模型评价 被引量：1
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作者 孙宇蒙 李捷 +3 位作者 魏宗岚 艾哲伦 苗恒 邓坚 《中山大学学报（自然科学版）（中英文）》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期88-96,共9页
采用基于谱元法的开源软件Nek5000对压力容器入口射流进行直接数值模拟(DNS)。压力容器模拟在环向简化为1/3的尺度,主管段雷诺数为63700,下降段雷诺数为14014,工质为碘化钠溶液。通过对常见物理量进行统计,构建高精度湍流数据库。并采用... 采用基于谱元法的开源软件Nek5000对压力容器入口射流进行直接数值模拟(DNS)。压力容器模拟在环向简化为1/3的尺度,主管段雷诺数为63700,下降段雷诺数为14014,工质为碘化钠溶液。通过对常见物理量进行统计,构建高精度湍流数据库。并采用FLUENT对常见的壁面函数和湍流模型进行适应性评价,评价标准包括速度、湍动能和湍流黏度。结果表明:在上升段Stress-ω模型适用性最好;在下降段,Standard k-ω模型适用性最优。 展开更多
关键词 压力容器 射流 直接数值模拟 湍流模型 壁面函数 评价
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