基于层流假设的三角翼大迎角绕流特性数值模拟研究

三角翼大迎角绕流数值模拟的计算网格,需根据流动现象,对网格拓扑结构和网格点分布进行选择与搭配.C-H型网格适宜模拟尖前缘分离涡流态,物面、空间及尾迹区网格的处理是捕捉流场细节的关键.Euler方程具有模拟三角翼旋涡及预测涡破裂特性的能力,但对二次涡等粘性引起的流动细节把握能力不足.采用层流假设的N-S方程,通过合适的网格生成方法,可得到满意的计算结果,但对涡破裂后强烈的非定常湍流流动模拟能力不足.采用旋涡螺旋度可准确反映主涡与二次涡流动,描述旋涡的破裂现象.用轴向速度迅速减小并小于来流速度的点作为涡破裂判据似应更合理.     

基于两方程湍流模型的DES方法在超音速圆柱底部流动计算中的应用

采用基于M enter k-ωSST两方程湍流模型的脱体涡模拟(D etached Eddy S im u lation,DES)方法,求解N av ier-Stokes方程,数值模拟了超音速下圆柱底部的大分离流动。脱体涡模拟在近物面区采用雷诺平均方法,在其它区域采用Sm agorinsk i大涡模拟方法,兼具前者计算量小的优点和后者能模拟大分离湍流流动的优势。与雷诺平均方法的计算结果进行对比发现,DES方法可以更好地模拟分离涡的发展,得到的底部径向压力分布的时间平均值与实验值吻合。     

非定常不稳定气固两相流动的离散涡数值仿真Ⅱ.具有剧烈分离的不稳定气流场的数值模拟

应用离散涡方法数值模拟了高雷诺数下的钝体(圆柱、方柱等)绕流,得到了流谱、涡谱等流动信息．从流谱和涡谱中可以明显看到流动分离、旋涡以及旋涡随时间的发展演化,即成功模拟出流动所具有的非定常、不稳定等非线性特征．     

基于Ahmed模型的外流场数值模拟

使用几种常见的湍流模型,应用Fluent软件对后背倾角为25°的Ahmed模型外流场进行稳态数值模拟,将结果与已有相关文献中的试验数据进行对比,找出最适合进行稳态模拟的湍流模型。采用DES(分离涡模拟)法对Ahmed模型外流场进行瞬态数值模拟,并将结果和稳态模拟进行比较。结果表明:在时均值方面,DES法和RANS(雷诺时均模拟)法差别不大;但在捕捉尾部含能结构方面,DES方法更有优势,能更好地反映类车体的尾流特征。     

非定常不稳定气固两相流动的离散涡数值仿真—Ⅱ．具有剧烈分离的不稳定气流场的数值模拟

应用离散涡方法数值模拟了高雷诺数下的钝体（圆柱、方柱等）绕流,得到了流谱、涡谱等流动信息。从流谱和涡谱中可以明显看到流动分离、旋涡以及旋涡时间的发展演化,即成功模拟出流动所具有的非定常、不稳定等非线性特征。     

H型断面周围流场的粒子图像测速试验及数值模拟

采用粒子图像设备PIV(Particle Image Velocimetry)进行了雷诺数为9×104的H断面的绕流试验,揭示了作用在H型断面上的旋涡演化过程.选取基于雷诺时均方法(Reynolds Averaged Navier-Stokes Equations,RANS)的Realize k-e模型和三维大涡模型(3D-LES)这两种湍流模型进行了断面的绕流计算,并比较了数值计算结果与试验结果的差别.三维大涡模型能够充分地挖掘湍流信息,而Realize k-e模型的计算结果能够很好地体现旋涡的最主要特征,与试验结果吻合较好,在综合考虑计算的经济性和效率的前提下采用Realizek-e模型进行数值模拟能够满足工程应用的需求.     

基于DDES的离心泵蜗壳内部涡动力学研究

为研究离心泵蜗壳内部涡结构、涡演化的过程,基于DDES湍流模型和涡动力学的涡量对离心泵多工况下的旋涡运动进行非定常数值模拟。研究表明:对比外特性数值预测和试验数据,两者差值在允许的范围内,表明延迟分离涡方法的可靠性;对比涡量云图,DDES湍流模型较RNGk-ε湍流模型能清晰地看到由大旋涡破裂而成的小旋涡,能更好地模拟精细流场结构;蜗壳内的旋涡主要集中在进口和隔舌附近,旋涡随着流体一起运动,在运动的过程中,大旋涡破裂为许多小旋涡,同时涡量逐渐减小;随着流量的增加,流道内旋涡的分布范围逐渐减少,同时涡量也逐渐减小;在蜗壳第三断面处,沿径向取3个压力脉动监测点,发现随着直径的增大,压力脉动幅度逐渐减弱,同时隔舌位置的压力脉动远大于蜗壳其他位置。     

SST-SAS在小分离流动数值模拟中的表现测试

作为一种新型RANS/LES混合方法,基于SST湍流模型的尺度自适应模拟方法(SST-SAS)近来得到越来越多的关注。以AS239翼型最大升力点临界状态为数值模拟算例,测试了SST-SAS在小分离流动中的表现并与SST-DES和SST-DDES进行比较。结果显示,在翼型表面边界层处SAS能够克服DES中出现的网格诱导分离,得到了类似DDES延迟RANS的效果,同时在翼型尾迹区明显降低了小分离流动中强烈的灰区效应影响,尾迹涡结构比DDES更加清晰细密。     

燃气涡轮带肋冷却通道流动与换热的大涡模拟

为研究涡轮内部扰流肋结构的流动和传热机理,分别采用雷诺平均(RANS)方法和大涡模拟(LES)方法对肋通道周期性计算域和全尺寸计算域进行数值研究;结合实验数据,对比分析雷诺平均方法和大涡模拟在流动和换热方面的准确性.结果表明:大涡模拟捕捉到了肋顶扁平涡结构的产生与脱落过程,该旋涡在近似肋顶面的高度和下游空间内发展并掺混,强度逐渐衰减,该过程与湍流强度的分布规律一致;获得了肋前分离流动中向侧壁面偏转的横向二次流等更加详细的流场结构,更加真实地反映了流场的特性;在流动预测方面,大涡模拟更加准确地预测到了平均速度分布和脉动量湍动能的分布规律;在换热方面,大涡模拟方法对换热增强系数的预测误差比雷诺平均方法要小.     

背鳍对三角翼大迎角脱体涡的影响

通过EU LER方程数值模拟了绕三角翼的大迎角流动,计算了来流迎角为30,°后掠角为82.5°的三角翼,针对不同背鳍高度情况,研究了背鳍高度HC/S分别为0、0.75及1.5时背鳍对三角翼前缘脱体涡的影响。计算结果表明,背鳍的存在对三角翼前缘脱体涡的特性有明显影响,计算结果与实验结果吻合良好。