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1.
Detached-eddy simulation (DES) is well understood in thin boundary layers, with the turbulence model in its Reynolds-averaged Navier–Stokes (RANS) mode and flattened grid cells, and in regions of massive separation, with the turbulence model in its large-eddy simulation (LES) mode and grid cells close to isotropic. However its initial formulation, denoted DES97 from here on, can exhibit an incorrect behavior in thick boundary layers and shallow separation regions. This behavior begins when the grid spacing parallel to the wall Δ becomes less than the boundary-layer thickness δ, either through grid refinement or boundary-layer thickening. The grid spacing is then fine enough for the DES length scale to follow the LES branch (and therefore lower the eddy viscosity below the RANS level), but resolved Reynolds stresses deriving from velocity fluctuations (“LES content”) have not replaced the modeled Reynolds stresses. LES content may be lacking because the resolution is not fine enough to fully support it, and/or because of delays in its generation by instabilities. The depleted stresses reduce the skin friction, which can lead to premature separation.For some research studies in small domains, Δ is made much smaller than δ, and LES content is generated intentionally. However for natural DES applications in useful domains, it is preferable to over-ride the DES limiter and maintain RANS behavior in boundary layers, independent of Δ relative to δ. For this purpose, a new version of the technique – referred to as DDES, for Delayed DES – is presented which is based on a simple modification to DES97, similar to one proposed by Menter and Kuntz for the shear–stress transport (SST) model, but applicable to other models. Tests in boundary layers, on a single and a multi-element airfoil, a cylinder, and a backward-facing step demonstrate that RANS function is indeed maintained in thick boundary layers, without preventing LES function after massive separation. The new formulation better fulfills the intent of DES. Two other issues are discussed: the use of DES as a wall model in LES of attached flows, in which the known log-layer mismatch is not resolved by DDES; and a correction that is helpful at low cell Reynolds numbers.  相似文献
2.
大涡模拟及其在湍流燃烧中的应用   总被引:10,自引:0,他引:10       下载免费PDF全文
大涡模拟作为一种研究湍流流动和湍流燃烧的有效手段,在国 际上已经得到广泛应用。本文在回顾了大涡模拟(LES)的基本思想及其 实施方法的基础上着重介绍了前人在大涡模拟的亚格子湍流模式和亚 格子燃烧模式中的研究成果,同时给出了采用不同亚格子模式的大涡 模拟在湍流燃烧中的应用实例,指出了大涡模拟在湍流燃烧中的重要 作用,为大涡模拟的进一步发展和应用提供参考。  相似文献
3.
平面突扩流动非稳定性的大涡模拟   总被引:8,自引:1,他引:7  
用TG有限元法求解二维大涡模拟的非定常N-S方程,数值模拟了平面突扩流动,计算结果展示了回流区内流动的多涡结构及其不稳定的周期振荡过程,而该振荡过程的周期时间历程平均,恰好与诸多湍流模型的计算结果及实验结果相吻合,证明了数值模拟的正确性。  相似文献
4.
后台阶流动的数值模拟   总被引:6,自引:0,他引:6  
访述了大涡模拟的基本思想,指出大涡模拟的效率主要取决于四个因素,即流动中须有大尺度涡存在、合理的计算格式、合适的滤波器和亚格子应力模型。在深入考虑粘性不可压缩流Navier—Stokes方程各个子项作用的基础上,提出二阶全展开Euler—Taylor—Galerkin有限元方法作为大涡模拟的离散格式,并采用Gauss滤波器,对典型算例——后台阶处的流动进行大涡模拟,计算结果与相关文献符合的很好。从计算结果还可以看出大涡模拟与二阶全展开ETG有限元方法的结合在捕捉涡系及反映涡动时变过程方面具有明显的优势,说明大涡模拟适合于边界几何形状复杂区域流动的模拟。同时应用二阶全展开ETG有限元方法对低雷诺数粘性不可压缩后台阶流动进行了计算,得到与相关文献符合良好的计算结果,即该方法也可独立用于对低雷诺数粘性不可压缩流动的计算。  相似文献
5.
用基于M-SST模型的DES数值模拟喷流流场   总被引:6,自引:0,他引:6  
脱体涡数值模拟方法(dettached eddy simulation,DES)是把雷诺平均Navier-Stokes方程(RANS)方法及大涡模拟方法(LES)结合起来模拟有脱体涡的湍流流场的数值模拟方法,其主要思想是在物面附近解雷诺平均Navier-Stokes方程、在其他区域采用Smagorinski大涡模拟方法。本文在剪切应力传输(SST)湍流模型的基础上用DES及混合非结构网格数值模拟具有横向喷流的湍流流场,算法采用Osher逆风格式,利用该套程序(包括网格生成及算法),对导弹在不同马赫数下的喷流流场进行了数值模拟,并与同时开展的实验研究的结果进行了对比,结果表明用该方法处理这类问题是较准确的。  相似文献
6.
In the current paper, we have primarily addressed one powerful simulation tool developed during the last decades—Large Eddy Simulation (LES), which is most suitable for unsteady three-dimensional complex turbulent flows in industry and natural environment. The main point in LES is that the large-scale motion is resolved while the small-scale motion is modeled or, in geophysical terminology, parameterized. With a view to devising a subgrid-scale(SGS) model of high quality, we have highlighted analyzing physical aspects in scale interaction and energy transfer such as dissipation, backscatter, local and non-local interaction, anisotropy and resolution requirement. They are the factors responsible for where the advantages and disadvantages in existing SGS models come from. A case study on LES of turbulence in vegetative canopy is presented to illustrate that LES model is more based on physical arguments. Then, varieties of challenging complex turbulent flows in both industry and geophysical fields in the near future are presented. In conclusion, we may say with confidence that new century shall see the flourish in the research of turbulence with the aid of LES combined with other approaches. The NSAF project supported by the NSFC and the Chinese Academy of Engineering Physics (10176032)  相似文献
7.
超声速平面混合层小激波的形成与演变   总被引:4,自引:2,他引:2       下载免费PDF全文
为了揭示超声速混合层中小激波形成机理及其与涡相互作用的演变过程,本文基于大涡模拟(LES)方法,结合五阶精度混合TCD/WENO格式,对超声速平面混合层在对流马赫数为Mc=0.65条件下的流场结构进行了数值模拟,数值结果详细描述了超声速混合层中小激波的形成过程。研究了小激波形成后,随涡运动而产生的变形、脱落及发展过程。同时,对混合层双涡合并过程中,小激波与相邻涡相互作用所产生的变形与演变过程进行了讨论。  相似文献
8.
为了更深入地了解湍流的物理过程,本文综述了各向同性湍流的基础问题.在评述了Kolmogorov能谱及能量级串过程后,深入讨论了Kolmogorov局部各向同性假设.接着综述了涉及能量传递的以及包括三元组相互作用的各向同性湍流相互作用尺度的详细物理过程.还讨论了惯性区、自相似性以及小尺度对大尺度各向异性的响应和末期衰减过程.之后为了举例说明这些论点,详细讨论了根据各向同性湍流直接模拟及大涡模拟得到的结果(包括对亚格子模型的讨论).最后,综述了各向同性湍流的自保持性,并展望了今后的研究方向.文末列出了155篇参考文献  相似文献
9.
带尾翼水下自然超空泡射弹数值模拟研究   总被引:3,自引:1,他引:2       下载免费PDF全文
基于Navier-Stokes方程,考虑气液间相变,采用大涡模拟湍流模型,PISO算法及VOF方法,利用自行开发的程序对绕三维带尾翼水下自然超空泡射弹的非定常空泡流动进行了数值模拟研究.通过计算结果得到超空泡从射弹头部初生至完全包裹弹身的形成过程.在此基础上,计算不同攻角条件下的超空泡形态,并给出射弹表面空泡厚度分布曲线,分析不同攻角对超空泡形态特性的影响规律,以及在零攻角条件下,分析尾翼对空泡形态的影响.另外计算不同空化数条件下的超空泡无量纲长度和厚度,将计算结果与实验数据进行对比,两者吻合较好.研究结果为进一步研究水下高速射弹的水动力特性和弹道特性问题提供理论基础.  相似文献
10.
高亚声速湍流喷流气动噪声数值分析   总被引:3,自引:1,他引:2       下载免费PDF全文
冯峰  郭力  王强 《力学学报》2016,48(5):1049-1060
为适应航空噪声管制规定要求,发动机喷流噪声控制成为目前气动声学研究中的重要课题,预测分析喷流噪声辐射并揭示其产生机理将为噪声控制奠定基础.采用高精度并行LES(large eddy simulation)方法计算分析马赫数0.9高亚声速喷流的湍流演化和气动噪声现象.首先,仔细验证喷流LES湍流场计算保真性,并分析流场中不同尺度涡结构的演化形态.其次,利用可穿透面FW-H(Ffowcs Williams and Hawkings)方法外推喷流近场声源数据获得精确声辐射远场,进而分析声场主导声模态特性.最后,通过分析声源机制、分离声模态等方法研究势流核末端大尺度拟序涡运动演化形成的低波数波包在噪声主导声模态产生中的重要作用.数值结果表明LES结合可穿透面FW-H方法可精确预测高亚声速喷流的流场及声场特征,且数值分析揭示涡环对并形成的大尺度拟序结构在喷流中心线上沿径向融合,产生了在远场低方位角占优的主导声模态,并构成强指向性声场,噪声峰值方位角约为30?.  相似文献
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