首页 | 本学科首页   官方微博 | 高级检索  
相似文献
 共查询到20条相似文献,搜索用时 46 毫秒
1.
大涡模拟 能够以比较合理的计算成本, 提供更多详细的湍流信息, 故近年来已经广泛地应用于科学和工程领域, 并也成为内燃机缸内湍流流动与燃烧过程模拟计算的最有潜力的数值方法.综合现有研究成果, 对内燃机中大涡模拟的研究进展和模拟方法进行了比较全面的评述.介绍了大涡模拟的基本概念、方法、亚网格模型,着重讨论了内燃机缸内冷态流场、燃油喷雾过程以及两相液雾湍流燃烧大涡模拟的国内外研究进展.最后论述了大涡模拟在内燃机应用中当前需要解决的问题及其发展趋势.  相似文献   

2.
陈林烽 《力学学报》2020,52(5):1314-1322
对应于湍流的大尺度与小尺度流场信息,本文在有限元的框架下,假设Navier-Stokes方程的解的形函数由大尺度和不可解尺度形函数叠加组成,引入对应的权函数,将Navier-Stokes方程的有限元变分形式分解为大尺度和不可解尺度系统.根据不可解尺度系统,构建基于Navier-Stokes大尺度方程残差的不可解尺度模型,将其代入Navier-Stokes方程的大尺度系统,进而数值求解大尺度系统得到Navier-Stokes方程的大尺度解.该方法无需像传统的大涡模拟方法那样对方程的解进行过滤,通过对形函数进行尺度分解实现解的尺度分解.本文使用该方法的自编程序代码开展了槽道湍流的数值模拟.通过与有限差分大涡模拟、DNS计算结果的比较,发现在使用较少网格情况下该方法预测的平均流向速度在近壁区与DNS数据吻合,在黏性外层略偏高;该方法对雷诺应力预测偏低导致从流向向垂向方向上湍动能输运略偏低.流向速度等值面图显示该方法有效捕捉到了大尺度旋涡结构;同时在近壁区可以观察到明显的低速条带结构.  相似文献   

3.
本文采用三种不同亚网格尺度模型对带有V型稳定器的模型燃烧室二维瞬态紊流流动进行了大涡模拟。并在交错网格系下用SIMPLE算法和混合差分格式求解离散方程。数值研究拟不同型式入口速度分布和不同亚网格尺度模型下模型燃烧室二维瞬态紊流流场。计算结果表明不同入口速度分布和不同亚网格尺度模型对瞬态流场和出口速度分布有一定的影响。本文通过数值模拟,揭示了V型稳定器后旋涡的产生和脱落过程。通过计算结果及实验数据的比较可知,本文采用的亚网格尺度模型可以用来模拟模型燃烧室紊流流场及稳定器后面回流区的流动情况。  相似文献   

4.
采用大涡模拟和混合粒径群体沙粒运动算法结合内置边界方法来模拟沙波纹与沙丘的演化和发展,在平坦沙区形成沙波纹的同时,在沙丘上同样也出现了沙波纹的结构,即沙波纹的发展出现了多尺度现象.此外,还分析了粒径对沙波纹与沙丘自身形态演化和发展的影响,以及沙丘对平坦沙区沙波纹形成发展的作用.  相似文献   

5.
采用大涡模拟(LES)方法,并结合动力学亚格子尺度应力(SGS)模型,通过数值求解柱坐标系下的滤波Navier-Stokes方程,研究了绕管轴旋转圆管内的湍流流动特性.为验证计算的可靠性,以及动力学SGS模型对于旋转湍流的适用性,将大涡模拟计算所得的结果,与相应的直接模拟(DNS)结果和实验数据进行了对比验证,吻合良好.进一步对旋转圆管湍流的物理机理进行了探讨,研究了湍流特性随旋转速率的变化规律.当旋转速率增加时,湍流流动有层流化的发展趋势.基于湍动能变化的关系,分析了旋转效应对湍流脉动生成的抑制作用.  相似文献   

6.
王涛  李平  柏劲松  汪兵  陶钢 《爆炸与冲击》2013,33(5):487-493
采用拉伸涡亚格子尺度应力模型对湍流输运中的亚格子作用项进行模式化处理,发展了适用于可压多介质黏性流动和湍流的大涡模拟方法和代码MVFT(multi-viscous flow and turbulence)。利用MVFT代码对低密度流体界面不稳定性及其诱发的湍流混合问题进行了数值模拟。详细分析了扰动界面的发展,流场中冲击波的传播、相互作用、湍流混合区边界的演化规律,以及流场瞬时密度和湍动能的分布和发展。数值模拟获得的界面演化图像和流场中波系结构与实验结果吻合较好。三维和二维模拟结果的比较显示,两者得到的扰动界面位置、波系及湍流混合区边界基本一致,只是后期的界面构型有所不同,这也正说明湍流具有强三维效应。  相似文献   

7.
大涡模拟方法(LES)是研究复杂湍流问题的重要工具,在航空航天、湍流燃烧、气动声学、大气边界层等众多工程领域中具有广泛的应用前景.大涡模拟方法采用粗网格计算大尺度上的湍流结构,并用亚格子(SGS)模型近似表达滤波尺度以下的流动结构对大尺度流场的作用.传统的亚格子模型由于只利用了单点流场信息和简单的函数关系,在先验验证中...  相似文献   

8.
基于人工神经网络的湍流大涡模拟方法   总被引:1,自引:0,他引:1  
大涡模拟方法(LES)是研究复杂湍流问题的重要工具,在航空航天、湍流燃烧、气动声学、大气边界层等众多工程领域中具有广泛的应用前景.大涡模拟方法采用粗网格计算大尺度上的湍流结构,并用亚格子(SGS)模型近似表达滤波尺度以下的流动结构对大尺度流场的作用.传统的亚格子模型由于只利用了单点流场信息和简单的函数关系,在先验验证中相对误差较大, 在后验验证中耗散过强. 近几年来,机器学习方法在湍流建模问题中得到了越来越多的应用.本文介绍了基于人工神经网络(ANN)的湍流亚格子模型的最新进展.详细地讨论了人工神经网络混合模型、空间人工神经网络模型和反卷积人工神经网络模型的构造方法.借助于人工神经网络强大的数据插值能力,新的亚格子模型的先验精度和后验精度均有显著提升. 在先验验证中,新模型所预测的亚格子应力的相关系数超过了0.99,在预测精度上远高于传统的大涡模拟模型. 在后验验证中,新模型对各类湍流统计量和瞬态流动结构的预测都优于隐式大涡模拟方法、动态Smagorinsky模型、动态混合模型等传统模型.因此, 人工神经网络方法在发展复杂湍流的先进大涡模拟模型中具有很大的潜力.   相似文献   

9.
介绍了速度估计模型的基本思想及其在物理空间的实现。速度估计模型依靠湍流大尺度的非线性作用估计出小尺度,从而可直接求解亚格子应力项而不需要额外的模型。本文采用该模型对不同雷诺数下的各向同性衰减湍流进行了模拟,并与直接数值模拟、理论分析和其他亚格子模型的大涡模拟结果进行了比较。也初步考察了网格分辨率、不同精度的紧致格式对大涡模拟结果的影响。  相似文献   

10.
大涡模拟的壁模型及其应用   总被引:3,自引:0,他引:3  
大涡模拟是研究湍流的非定常特性的重要方法. 但解析壁面层的大涡模拟所需的计算量与直接数值模拟相当,是大涡模拟在高雷诺数壁湍流数值模拟中所面临的主要困难. 解析壁面层所需的网格尺度与壁面黏性长度同量级,是引起壁湍流大涡模拟计算量增加的主要原因. 壁模型通过模化近壁流动避免了完全解析壁面层,可以显著地降低壁湍流大涡模拟的计算量,是克服上述困难的有效方法. 本文介绍了大涡模拟壁模型的主要类型;详细讨论了常用的壁面应力模型,特别是平衡层模型和双层模型的构建思路和特点;基于近壁流动的特征讨论了应力边界条件的必要性和适用性;指出了壁面应力模型的局限性以及考虑非平衡效应修正的各种方法;讨论了壁面应力模型的研究历史、最新进展和发展趋势,给出了常用的壁面应力模型的分支与发展关系图;并基于Werner-Wengle模型实现了周期山状流的大涡模拟.   相似文献   

11.
This paper summarizes several results relative to discrete filters for subgrid‐scale (SGS) models based on a multi‐level filtering procedure. First, a theoretical study of discrete filters in physical space is performed. The analysis is done in the uniform one‐dimensional case, and is then extended to the general multi‐dimensional case for arbitrary structured and unstructured meshes. Some equivalence classes for the discrete filters are defined, based either on a differential approximation or the associated transfer function. Methods for the definition of discrete filters are proposed in the general case, including the approximation of continuous convolution filters. Second, the sensitivity of several SGS models with respect to the test filter is investigated. The selected models are: the dynamic Smagorinsky model, the mixed scale model (MSM), the selective MSM and the Liu–Meneveau–Katz (LMK) similarity model. Improved versions, which explicitly account for the spectral width of the test filter of the MSM and the LMK similarity model are proposed. The analysis, which reveals a significant influence of the test filter, is done through a priori testing on a 1283 field issued from the large eddy simulation (LES) of freely decaying homogeneous isotropic turbulence. Copyright © 1999 John Wiley & Sons, Ltd.  相似文献   

12.
Upwind schemes are evaluated with respect to their spectral accuracy in solving advection–diffusion equations. Their connection to large eddy simulations (LES) and direct numerical simulations is explored. Some broad guidelines are set forth to select an appropriate scheme for simulating a Navier–Stokes equation with or without a subgrid‐scale model. Copyright © 1999 John Wiley & Sons, Ltd.  相似文献   

13.
基于FLUENT的大气边界层风场LES模拟   总被引:1,自引:0,他引:1  
王婷婷  杨庆山 《计算力学学报》2012,29(5):734-739,746
通过拟周期边界条件、布置粗糙元和添加随机扰动等措施实现了大气边界层风场的LES模拟。对可能影响数值模拟结果的网格密度、粗糙元高度、随机数大小、随机数赋值方向及范围等主要参数进行分析,确定其影响规律,并据此生成满足目标要求的四类不同地貌大气边界层风场。结果表明,本文的模拟结果满足结构抗风计算的要求,验证了本文所采用的数值模拟方法的可行性,为后续进行结构绕流的大涡模拟提供了有价值的来流生成方法。  相似文献   

14.
基于近壁定常剪切应力假设,提出了一种新的适用于浸入边界法的大涡模拟紊流壁面模型。通过引入壁面滑移速度,修正了线性速度剖面计算得到的壁面剪切应力,使之满足Werner-Wengle模型。将其应用于平板紊流和高Re数圆管紊流的数值模拟,对比采用和不采用壁面模型的结果得知,采用此模型的速度剖面与实验值吻合良好,验证了此模型的有效性。研究了不同欧拉/拉格朗日网格相对位置对结果的影响,证明了此模型具有较好的鲁棒性,以及可根据局部流动状态和网格精度自动开闭的特点。  相似文献   

15.
当大涡模拟用于研究化学反应流动时,传统的滤波方法会导致化学反应项不封闭. 为克服这 个困难,发展了条件滤波大涡模拟方法. 在选择适当的条件变量后,条件滤波的化学反 应项可以表达为一个封闭项. 但同时也带来了新的问题:条件滤波耗散或条件滤波扩散项的 不封闭. 为解决这一问题,采用了直接数值模拟方法研究了它们在大小尺度上的统计特 性. 研究结果表明:条件滤波耗散和扩散对于大尺度的依赖主要体现在大尺度标量场中扩散 层结构的影响,同时小尺度脉动的变化几乎与条件滤波扩散无关,而它对条件滤波耗散却显 现出明显的作用. 在构造条件滤波耗散的亚格子模型时,小尺度脉动的作用不容忽视.  相似文献   

16.
Among the various hybrid methodologies, Speziale's very large eddy simulation (VLES) is one that was proposed very early. It is a unified simulation approach that can change seamlessly from Reynolds Averaged Navier–Stokes (RANS) to direct numerical simulation (DNS) depending on the numerical resolution. The present study proposes a new improved variant of the original VLES model. The advantages are achieved in two ways: (i) RANS simulation can be recovered near the wall which is similar to the detached eddy simulation concept; (ii) a LES subgrid scale model can be reached by the introduction of a third length scale, that is, the integral turbulence length scale. Thus, the new model can provide a proper LES mode between the RANS and DNS limits. This new methodology is implemented in the standard k ? ? model. Applications are conducted for the turbulent channel flow at Reynolds number of Reτ = 395, periodic hill flow at Re = 10,595, and turbulent flow past a square cylinder at Re = 22,000. In comparison with the available experimental data, DNS or LES, the new VLES model produces better predictions than the original VLES model. Furthermore, it is demonstrated that the new method is quite efficient in resolving the large flow structures and can give satisfactory predictions on a coarse mesh. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.  相似文献   

17.
在湍流数值模拟方法中,大涡模拟方法可以提供丰富的大涡旋信息,已逐渐成为复杂湍流问题数值研究的重要方法。而大涡模拟中,最重要的一环是尽量准确地构建能反映流场物理本质特征的亚格子应力模型。基于该思想,将一种新型的大涡模拟亚格子应力模型-Vreman亚格子应力模型用于高雷诺数三维后台阶流动的求解,计算结果与实验结果进行对比分析结果较吻合,验证了该模型的可靠性。这是对该模型用于无任何均匀流动方向的高雷诺数复杂湍流非定常流动的首次检验,计算结果优于基于传统的Smagorinsky涡粘性的动态亚格子模型。  相似文献   

18.
Large eddy simulation (LES) results are reported for temporally developing solid–solid and solid–rigid-lid juncture flows. A MacCormack-type scheme that is second-order in time, and fourth-order in space for the convective terms and second-order in space for the viscous terms, is used. The simulations are obtained for a low subsonic Mach number. The subgrid-scale stresses (SGS) are modeled using the dynamic modeling procedure. The turbulent flow field generated on a flat-plate boundary layer is used to initialize the juncture flow simulations. The results of the flat-plate boundary layer simulations are validated with experimental and direct numerical simulations (DNS) data. In juncture flow simulations, the presence of an adjacent solid-wall/rigid-lid boundary altered the mean and the turbulent field, setting up gradients in the anisotropy of normal Reynolds stresses resulting in the formation of turbulence-induced secondary vortices. The relative size of these secondary vortices and the distribution of mean and turbulent quantities are in qualitative agreement with the experimental observations for the solid–solid juncture. The overall distribution of the mean and turbulence quantities showed close resemblance between the solid–solid and the solid–rigid-lid junctures; except for the absence of a second vortical region near the rigid-lid boundary. In agreement with the experimental observations, it was found that the normalized anisotropy term exhibited similarity when plotted against the distance from the boundary, regardless of the type of boundary, i.e. solid-wall or rigid-lid. The turbulent kinetic energy increased near the rigid-lid boundary. While the surface normal velocity fluctuations decreased to zero at the rigid-lid boundary, the other two velocity components showed an increase in their energy, which is also consistent with the experimental observations. © 1998 John Wiley & Sons, Ltd.  相似文献   

19.
By comparing the energy spectrum and total kinetic energy, the effects of numerical errors (which arise from aliasing and discretization errors), subgrid-scale (SGS) models, and their interactions on direct numerical simulation (DNS) and large eddy simulation (LES) are investigated. The decaying isotropic turbulence is chosen as the test case. To simulate complex geometries, both the spectral method and Pade compact difference schemes are studied. The truncated Navier-Stokes (TNS) equation model with Pade discrete filter is adopted as the SGS model. It is found that the discretization error plays a key role in DNS. Low order difference schemes may be unsuitable. However, for LES, it is found that the SGS model can represent the effect of small scales to large scales and dump the numerical errors. Therefore, reasonable results can also be obtained with a low order discretization scheme.  相似文献   

20.
In this paper large eddy simulation of the fully developed turbulent flow in a curved channel is carried out. The computational results are presented and compared with the experimental results of Eskinazi and Yeh[1]. It is shown that the numerical results of the present LES are reliable and the influence of the curvature on the turbulence feature is correctly revealed.  相似文献   

设为首页 | 免责声明 | 关于勤云 | 加入收藏

Copyright©北京勤云科技发展有限公司  京ICP备09084417号