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相似文献
 共查询到17条相似文献,搜索用时 703 毫秒
1.
基于标准k-ε湍流模型,首先利用湍流粘度方程和剪切应力在整个边界层内恒定的假设,推导出一类耗散率表达式,并根据常用的湍动能入口剖面方程以及平均风速剖面方程,计算获得相应的耗散率方程;然后在输运方程中添加自定义源项,通过已经确定的平均速度方程、湍动能方程、耗散率方程计算得到相应输运方程的自定义源项表达式,并进行空风洞数值模拟,从而得到了一类满足平衡大气边界层的来流边界条件.通过将这种边界条件与由湍流平衡条件得到的边界条件进行比较,表明本方法获得的边界条件更适用.并且,本方法无需考虑修正壁面函数和修正湍流模型常数,因而计算更为简单,可为平衡大气边界层的研究提供一种新的思路.  相似文献   

2.
用IFA300恒温热线风速仪和X形二分量热线探针以采样间隔小于湍流耗散时间尺度的分辨率精细测量了风洞中平板湍流边界层不同法向位置的瞬时流向、法向速度分量的时间序列信号。用条件采样和相位平均技术提取了相干结构猝发过程中相干结构剩余脉动雷诺应力和随机脉动对相干结构贡献的雷诺应力的条件相位平均波形。基于理论上对湍流相干结构动量方程中随机脉动对相干结构贡献的雷诺应力和相干结构剩余脉动雷诺应力项的分析,对两种雷诺应力项进行了对比研究。研究发现,相干结构剩余脉动雷诺应力项在数值上具有和随机脉动对相干结构贡献的雷诺应力相同的数量级,表明在相干结构动力学模型方程中,相干结构剩余脉动雷诺应力项并不像以前估计的那样可以忽略不计。  相似文献   

3.
雷诺切应力是壁湍流高摩擦阻力的重要来源, 有理论认为可以通过壁面生成负雷诺应力(数值上为正)的方式来削弱湍流流场中雷诺应力的分布, 以此获得流动减阻. 而通过对雷诺平均运动方程的法向二次积分, 可以发现壁面生成正雷诺应力(数值上为负)对壁面摩擦阻力系数才有负贡献. 文中在湍流边界层流动的控制区域下边界设置一系列倾斜狭缝, 利用该装置通过周期性吹吸的方法产生壁面生成正(负)雷诺应力, 并采用直接数值模拟方法考察和验证上文提到的减阻理论. 文中采用的湍流边界层流动模型, 其流动雷诺数(基于外流速度及动量损失厚度)从300 发展到860. 文中通过多组数值模拟算例, 考察了射流强度和频率对壁面摩擦阻力系数的影响, 并对比了壁面生成正或负雷诺应力对流动的影响. 研究表明, 壁面生成正雷诺应力控制的减阻率能达到3.26, 而壁面生成负雷诺应力控制的减阻效果较壁面生成正雷诺应力控制的要差; 壁面生成的正雷诺应力对壁面摩擦阻力有负贡献, 而壁面生成的负雷诺应力对壁面摩擦阻力有正贡献; 通过考察控制的收支比, 发现控制方案不能获得能量净收益.   相似文献   

4.
壁面定常波纹状吹吸槽道流中湍流特性的研究   总被引:1,自引:0,他引:1  
罗纪生  王新军 《力学学报》2005,37(6):673-681
在非平衡湍流中,如具有周期性边界条件的流动,由于雷诺应力与平均流速的变形率有着 不同的性质,当周期性边界条件发生变化时,雷诺应力和平均流速变形率的相位对边界条件 的响应也不同,但是二者的相位差在相当大的范围内是稳定的. 这一特性加深了对雷诺应力 的认识,并对非平衡湍流中的模式理论及大涡模拟中亚格子雷诺应力模式的建立提出了许多 需要注意的问题. 利用层流模型,把空间周期性边界条件作为某种扰动,研究了扰动 及其非线性项的分布以及相位间的关系,得到了一些有益的结果.  相似文献   

5.
“激波?边界层分离”是航空气动领域的典型湍流非平衡流动问题, 准确模拟激波分离对于跨声速飞行器气动性能评估和优化设计具有重要意义. 然而传统涡黏性湍流模式中涡黏性系数的定义方式并不适用于非平衡流动, k-ω SST湍流模式为此引入的Bradshaw假设在应用于三维强逆压梯度和较大分离流动时反而限制了雷诺应力的生成, 导致包括k-ω SST在内的常用涡黏性湍流模式均无法对此类流动进行准确模拟. 同时, 现有的非线性雷诺应力本构关系也并不能有效提高模拟精度. 为此, 针对k-ω SST模式分别提出了基于Bradshaw假设和基于长度尺度的两种激波分离流动修正方法. 前者通过提高Bradshaw常数的方式放宽了对雷诺应力生成的限制, 后者则从湍流长度尺度概念出发, 利用混合长度理论、湍动能生成/耗散之比和一种新定义的长度尺度之比构造了ω方程耗散项修正函数, 提高了模式在三维激波分离流动中的建模长度尺度. 两种方法对ONERA M6机翼跨声速大攻角流动均能得到较雷诺应力模式更好的模拟结果. 进一步的雷诺应力分析表明, 三维激波分离流动中“主雷诺应力分量”的概念不再成立, 各雷诺应力分量大小接近. 网格收敛性分析、对其他攻角状态的验证以及湍流平板边界层壁面律验证进一步确认了所提出的两种修正方法的合理性、有效性和通用性.   相似文献   

6.
采用基于CFD(Computational Fluid Dynamics)的数值方法研究了定常吸气方法对平板风致静力的影响。研究对象选为一处于均匀来流风场中的平板模型,在该平板靠近来流端设置定常吸气入口,通过改变定常吸气系数和吸气模式计算该平板模型的风致静力三分力,进而获取定常吸气对平板风致静力作用的影响。风场数值模拟采用RSM(Reynolds Stress Equation Model)湍流模型。计算结果表明,在定常吸气作用下平板的阻力系数显著降低,扭矩系数增大;平板迎风端面的压力随着吸气能量的增强而减小,背风端面的压力基本不变。数值结果表明:定常吸气可以有效地改善平板绕流边界层结构,降低风致阻力。  相似文献   

7.
高超声速激波湍流边界层干扰直接数值模拟研究   总被引:11,自引:7,他引:4  
童福林  李欣  于长  李新 《力学学报》2018,50(2):197-208
高超声速激波与湍流边界层干扰会导致飞行器表面出现局部热流峰值,严重影响飞行器气动性能和飞行安全. 针对高马赫数激波干扰问题,以往数值研究多采用雷诺平均方法,而在直接数值模拟方面的相关工作较为少见. 开展高超声速激波与湍流边界层干扰的直接数值模拟研究,有助于进一步提升对其复杂流动机理认识和理解,同时也将为现有湍流模型和亚格子应力模型的改进提供理论依据. 采用直接数值模拟方法对来流马赫数6.0,34°压缩拐角内激波与湍流边界层的干扰问题进行了研究. 基于雷诺应力各向异性张量,分析了高超声速湍流边界层在压缩拐角内的演化特性. 通过对湍动能输运方程的逐项分析,系统地研究了可压缩效应对湍动能及其输运的影响机制. 采用动态模态分解方法,探讨了干扰流场的非定常运动历程. 研究结果表明,随着湍流边界层往下游发展,近壁湍流的雷诺应力状态由两组元轴对称状态逐渐演化为两组元状态,外层区域则由轴对称膨胀趋近于各向同性. 干扰流场内存在强内在压缩性效应(声效应),其对湍动能输运的影响主要体现在压力--膨胀项,而对膨胀--耗散项影响较小. 高超声速下压缩拐角内的非定常运动仍存在以分离泡膨胀/收缩为特征的低频振荡特性,其物理机制与分离泡剪切层密切相关.   相似文献   

8.
高超声速激波与湍流边界层干扰会导致飞行器表面出现局部热流峰值,严重影响飞行器气动性能和飞行安全.针对高马赫数激波干扰问题,以往数值研究多采用雷诺平均方法,而在直接数值模拟方面的相关工作较为少见.开展高超声速激波与湍流边界层干扰的直接数值模拟研究,有助于进一步提升对其复杂流动机理认识和理解,同时也将为现有湍流模型和亚格子应力模型的改进提供理论依据.采用直接数值模拟方法对来流马赫数6.0,34?压缩拐角内激波与湍流边界层的干扰问题进行了研究.基于雷诺应力各向异性张量,分析了高超声速湍流边界层在压缩拐角内的演化特性.通过对湍动能输运方程的逐项分析,系统地研究了可压缩效应对湍动能及其输运的影响机制.采用动态模态分解方法,探讨了干扰流场的非定常运动历程.研究结果表明,随着湍流边界层往下游发展,近壁湍流的雷诺应力状态由两组元轴对称状态逐渐演化为两组元状态,外层区域则由轴对称膨胀趋近于各向同性.干扰流场内存在强内在压缩性效应(声效应),其对湍动能输运的影响主要体现在压力-膨胀项,而对膨胀-耗散项影响较小.高超声速下压缩拐角内的非定常运动仍存在以分离泡膨胀/收缩为特征的低频振荡特性,其物理机制与分离泡剪切层密切相关.  相似文献   

9.
壁湍流多尺度相干结构复涡黏模型的实验研究   总被引:4,自引:2,他引:2  
在湍流相干结构动力学方程中,非相干结构成分对相干结构贡献的雷诺应力的模型为涡黏性模型,即涡黏性系数乘以相干结构平均速度变形率的形式.基于非相干结构成分对相干结构贡献的雷诺应力与相干结构速度变形率之间存在相位差的事实,在理论上提出了非相干结构成分对相干结构贡献的雷诺应力复涡黏性模型的假设.应用热线测速技术,在低速风洞中对湍流边界层非相干结构成分对相干结构贡献的雷诺应力与相干结构法向速度变形率之间的相位关系进行了实验测量.通过分析湍流相干结构猝发过程中非相干结构成分对相干结构贡献的雷诺应力与相干结构速度变形率之间的相位关系,研究了相干结构雷诺应力分量与流向速度法向梯度之间的相位差沿湍流边界层法向的变化规律,肯定了湍流相干结构复涡黏性系数模型的合理性.  相似文献   

10.
方平治  顾明 《力学季刊》2006,27(4):563-567
采用增加雷诺应力边界条件方法考察了雷诺应力对流场的影响。当雷诺应力边界条件存在时,流场内平均和脉动压力的变化体现了雷诺应力的影响。本文首先在没有雷诺应力边界条件和有雷诺应力边界条件的情况下得到TTU低矮建筑标准模型表面的平均压力系数,结果表明:考虑雷诺应力可使建筑物表面的平均压力系数的绝对值增大。本文还利用Selvam提出的脉动压力系数数学模型,计算了TTU模型表面的脉动压力系数,并对计算结果进行了分析。  相似文献   

11.
The turbulent flow in a compound meandering channel with a rectangular cross section is one of the most complicated turbulent flows, because the flow behaviour is influenced by several kinds of forces, including centrifugal forces, pressure‐driven forces and shear stresses generated by momentum transfer between the main channel and the flood plain. Numerical analysis has been performed for the fully developed turbulent flow in a compound meandering open‐channel flow using an algebraic Reynolds stress model. The boundary‐fitted coordinate system is introduced as a method for coordinate transformation in order to set the boundary conditions along the complicated shape of the meandering open channel. The turbulence model consists of transport equations for turbulent energy and dissipation, in conjunction with an algebraic stress model based on the Reynolds stress transport equations. With reference to the pressure–strain term, we have made use of a modified pressure–strain term. The boundary condition of the fluctuating vertical velocity is set to zero not only for the free surface, but also for computational grid points next to the free surface, because experimental results have shown that the fluctuating vertical velocity approaches zero near the free surface. In order to examine the validity of the present numerical method and the turbulent model, the calculated results are compared with experimental data measured by laser Doppler anemometer. In addition, the compound meandering open channel is clarified somewhat based on the calculated results. As a result of the analysis, the present algebraic Reynolds stress model is shown to be able to reasonably predict the turbulent flow in a compound meandering open channel. Copyright © 2005 John Wiley & Sons, Ltd.  相似文献   

12.
A computational method has been developed to predict the turbulent Reynolds stresses and turbulent heat fluxes in ducts by different turbulence models. The turbulent Reynolds stresses and other turbulent flow quantities are predicted with a full Reynolds stress model (RSM). The turbulent heat fluxes are modelled by a SED concept, the GGDH and the WET methods. Two wall functions are used, one for the velocity field and one for the temperature field. All the models are implemented for an arbitrary three‐dimensional channel. Fully developed condition is achieved by imposing cyclic boundary conditions in the main flow direction. The numerical approach is based on the finite volume technique with a non‐staggered grid arrangement. The pressure–velocity coupling is handled by using the SIMPLEC‐algorithm. The convective terms are treated by the van Leer scheme while the diffusive terms are handled by the central‐difference scheme. The hybrid scheme is used for solving the ε equation. The secondary flow generation using the RSM model is compared with a non‐linear kε model (non‐linear eddy viscosity model). The overall comparison between the models is presented in terms of the friction factor and Nusselt number. Copyright © 2003 John Wiley & Sons, Ltd.  相似文献   

13.
It is assumed in this paper that for a high Reynolds number nearly homogeneouswind flow, the Reynolds stresses are uniquely related to the mean velocity gradientsand the two independent turbulent scaling parameters k and E. By applying dimensionalanalysis and owing to the Cayley-Hamilton theorem for tensors, a new turbulenceenclosure model so-called the axtended k-ε model has been developed. The coefficientsof the model expression were detemined by the wind tunnel experimental data ofhomogeneous shear turbulent flow. The model was compared with the standard k-εmodel in in composition and the prediction of the Reynold’s normal Stresses. Using thenew model the numerical simulation of wind flow around a square cross-section tallbuilding was performed. The results show that the extended k-ε model improves theprediction of wind velocities around the building the building and wind pressures on the buildingenvelope.  相似文献   

14.
研究Birkhoff系统的一般Lie对称性导致的非Noether守恒量. 得到非Noether守恒 量的存在定理,举例说明结果的应用.  相似文献   

15.
This paper presents an evaluation of the capability of turbulence models available in the commercial CFD code FLUENT 6.0 for their application to hydrofoil turbulent boundary layer separation flow at high Reynolds numbers. Four widely applied two‐equation RANS turbulence models were assessed through comparison with experimental data at Reynolds numbers of 8.284×106 and 1.657×107. They were the standard k–εmodel, the realizable k–εmodel, the standard k–ωmodel and the shear‐stress‐transport (SST) k–ωmodel. It has found that the realizable k–εturbulence model used with enhanced wall functions and near‐wall modelling techniques, consistently provides superior performance in predicting the flow characteristics around the hydrofoil. Copyright © 2004 John Wiley & Sons, Ltd.  相似文献   

16.
Prediction of the characteristics of turbulent flows with strong streamline curvature, such as flows in turbomachines, curved channel flows, flows around airfoils and buildings, is of great importance in engineering applications and poses a very practical challenge for turbulence modeling. In this paper, we analyze qualitatively the curvature effects on the structure of turbulence and conduct numerical simulations of a turbulent Uduct flow with a number of turbulence models in order to assess their overall performance. The models evaluated in this work are some typical linear eddy viscosity turbulence models, nonlinear eddy viscosity turbulence models (NLEVM) (quadratic and cubic), a quadratic explicit algebraic stress model (EASM) and a Reynolds stress model (RSM) developed based on the second-moment closure. Our numerical results show that a cubic NLEVM that performs considerably well in other benchmark turbulent flows, such as the Craft, Launder and Suga model and the Huang and Ma model, is able to capture the major features of the highly curved turbulent U-duct flow, including the damping of turbulence near the convex wall, the enhancement of turbulence near the concave wall, and the subsequent turbulent flow separation. The predictions of the cubic models are quite close to that of the RSM, in relatively good agreement with the experimental data, which suggests that these models may be employed to simulate the turbulent curved flows in engineering applications.  相似文献   

17.
雷诺应力各向异性涡黏模型的层析TRPIV测量   总被引:1,自引:0,他引:1  
姜楠  管新蕾  于培宁 《力学学报》2012,44(2):213-221
利用层析TRPIV测量水洞中平板湍流边界层3D-3C速度场的高分辨率时间序列数据库. 提出了空间局部平均多尺度速度结构函数的新概念, 描述湍流多尺度涡结构的空间拉伸、压缩、剪切变形和旋转. 用空间局部平均多尺度速度结构函数对湍流脉动速度进行了空间多尺度分解. 用空间流向局部平均多尺度速度结构函数, 根据湍流多尺度涡结构在流向的拉伸和压缩物理特征, 提出了新的湍流相干结构条件采样方法, 检测并提取了层析TRPIV数据中相干结构“喷射”和“扫掠”事件中的脉动速度、平均速度变形率、雷诺应力等物理量的空间拓扑形态. 通过研究平均速度变形率各分量与雷诺应力各分量之间的空间相位差异,肯定了壁湍流相干结构雷诺应力各向异性复涡黏模型的合理性.   相似文献   

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