从根子上实现气动计算湍流模型的突破

作     者：佘振苏 陈曦 毕卫涛 陈军 She Zhensu;Chen Xi;Bi Weitao;Chen Jun

作者机构：湍流与复杂系统国家重点实验室(北京大学)北京100871 

出 版 物：《中国基础科学》 (China Basic Science)

年 卷 期：2013年第15卷第4期

页      面：3-12,2+65页

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] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

主　　题：湍流 计算流体动力学 壁湍流 结构系综理论 对称性原理 工程湍流模型 

摘      要：湍流是制约我国航空航天飞行器设计的卡脖子问题。在计算流体动力学(CFD)日益成为飞行器设计的主要手段时,如何构建湍流的数学物理模型是最突出的基础科学难题。我们以复杂系统的新认识为基础,从理论、实验、计算等多方面形成一个突破湍流世纪难题的新思路。理论上,我们构建了结构系综理论新框架,在物理思想上将经典的朗道平均场理论推广到非平衡系统,形成基于广义李群变换的多层结构模型;在方法上创新发展了序函数分析方法,从精确数值模拟和实验测量的经验数据中提炼湍流场的物理结构参数。这一工作在探索飞行器相关的壁湍流的物理对称性原理方面取得了圆满的成功,首次获得规范壁湍流的解析解,确认了新的普适卡门常数0.45。同时,我们以钱学森系统工程的思想为指导,组织了湍流实验和计算平台的建设,针对飞行器典型流场实现了实验、计算和理论的联合攻关,并组织实施了工程计算平台的建设。这些努力为新一代工程湍流模型的研制奠定了坚实的基础。