基于超大涡模拟的翼端间隙流湍流特性与损失机理分析

作     者：陈为升 黎耀军 刘竹青 杨魏 CHEN Weisheng;LI Yaojun;LIU Zhuqing;YANG Wei

作者机构：中国农业大学水利与土木工程学院北京100083 北京市供水管网系统安全与节能工程技术研究中心北京100083 

出 版 物：《农业机械学报》 (Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery)

年 卷 期：2022年第53卷第8期

页      面：144-153页

核心收录：

学科分类：080704[工学-流体机械及工程] 080103[工学-流体力学] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 0702[理学-物理学] 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(51679240) 

主　　题：水翼 超大涡模拟 间隙湍流损失 雷诺应力 速度梯度 

摘      要：为探明不同翼端间隙条件下水翼端部间隙区湍流特征及间隙湍流损失机理,以NACA0009型钝尾缘水翼为研究对象,采用基于SST k-ω湍流模型的超大涡模拟方法,分析了间隙宽度τ(分别为0.1c和0.02c)和翼端倒圆半径r(分别为0,0.5%c和1%c)对间隙区涡系结构、湍流雷诺应力、湍动能和湍流损失的影响。结果表明,不同间隙条件下,间隙流动的雷诺应力分布与间隙涡系分布趋于一致,以法向正应力〈v′v′〉和展向正应力〈w′w′〉为主。大间隙下(τ=0.1c),湍动能和雷诺应力主要分布在间隙分离涡区域,速度梯度?〈v〉/?z和雷诺应力〈w′w′〉主导间隙分离涡区域的湍动能生成,随翼端倒圆半径增加,间隙湍流损失因间隙区雷诺应力的显著减小而降低;小间隙下(τ=0.02c),间隙端壁边界层在间隙泄漏涡的强卷吸作用下形成诱导涡,间隙区湍流损失主要产生于间隙泄漏涡和诱导涡区域内,随翼端倒圆半径增大而增大,其原因是主导诱导涡湍动能生成的雷诺应力〈v′v′〉与速度梯度?〈v〉/?y和主导间隙泄漏涡湍动能生成的〈v′w′〉与(?〈v〉/?z+?〈w〉/?y)均随翼端倒圆半径增加而增大。