湍流模型在对转桨梢涡模拟中的适用性分析

作     者：王英铸 毛翼轩 苏金波 王晴 胡健 WANG Yingzhu;MAO Yixuan;SU Jinbo;WANG Qing;HU Jian

作者机构：哈尔滨工程大学船舶工程学院黑龙江哈尔滨150001 中船黄埔文冲船舶有限公司广东广州510715 中国舰船研究中心船舶振动噪声重点实验室湖北武汉430064 

出 版 物：《哈尔滨工程大学学报》 (Journal of Harbin Engineering University)

年 卷 期：2020年第41卷第12期

页      面：1750-1756页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 0827[工学-核科学与技术] 0824[工学-船舶与海洋工程] 0802[工学-机械工程] 0703[理学-化学] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 082401[工学-船舶与海洋结构物设计制造] 0811[工学-控制科学与工程] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金项目(51679045 51579052 11102048 11302057). 

主　　题：数值模拟 对转桨 梢涡 湍流模型 重叠网格 敞水 大涡模拟 非定常 

摘      要：为了研究对转桨梢涡的演化规律,通过数值模拟方法对对转桨梢涡进行研究,分析不同湍流模型(雷诺平均数值模拟(RANS)、分离涡模拟(LES)、大涡模拟(DES))对对转桨梢涡数值模拟的影响。采用重叠网格实现对转桨反向旋转的运动指定,并针对不同的湍流模型完成相应的边界层网格处理。分别采用上述3种模型对对转桨的敞水水动力性能进行预报。在完成对转桨敞水水动力特性计算的湍流模型验证后,对转桨梢涡进行数值模拟。通过对比,上述湍流模型的计算结果和实验数据吻合良好,RANS模型的计算误差最小。结果表明:在相同的网格精度和时间精度下,RANS和DES湍流模型对流场的复杂涡结构的计算结果较差,对对转桨梢涡细节计算精度均较低。采用LES模型的计算结果更完整的显示了对转桨梢涡结构,能够满足对转桨梢涡及尾流场非定常流动的精细研究和分析的要求。