当地DFD方法向RANS湍流模拟推广的研究

论文摘要

本文将当地DFD（Domain-free Discretization method）法与RANS（Reynolds Averaged Navier-Stokes）方程相结合模拟高雷诺数湍流。当地DFD法中,偏微分方程在解域内节点上的离散形式可能包含解域外的点,这些解域外的点称为外部相关点。对于非定常可压缩流动的控制方程的求解,空间离散采用Galerkin有限体积法,时间离散采用双时间步格式,虚拟时间推进采用五步龙格-库塔格式。利用Werner-Wengle壁面函数或Mason壁面函数,将无滑移边界条件转化为无穿透边界条件以及壁面切应力,降低对近壁网格尺度的要求。外部相关点上的法向速度分量通过无穿透条件和沿着壁面法向的线性插值计算得到,切向速度分量通过壁面函数求得的壁面剪切应力计算得到。外部相关点上的压强通过求解简化的动量方程获得,温度、层流粘性系数、密度分别通过Crocco-Busemann关系、Sutherland公式和状态方程求得。为使流动方程封闭,使用SST湍流模型和S-A湍流模型。SST湍流模型方程中的湍流变量在外部相关点上的值通过该方程在近壁处的解析解获得,S-A湍流模型方程中的湍流变量利用近壁处的涡粘系数的解析表达式得到。为了提高计算效率,采用动态网格自适应技术模拟动边界流动问题。为了验证本文所发展方法的可靠性,进行了绕NACA0012、RAE2822翼型和ONERA M6机翼的高雷诺数湍流流动的数值模拟,模拟结果与实验结果吻合良好。

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文章来源

类型: 硕士论文

作者: 蒋杰

导师: 周春华

关键词: 当地法,壁面函数,数值模拟,高雷诺数湍流,湍流模型,动态网格自适应

来源: 南京航空航天大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 力学

单位: 南京航空航天大学

分类号: O35

DOI: 10.27239/d.cnki.gnhhu.2019.000075

总页数: 50

文件大小: 19823K

下载量: 16

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