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对来流Mach数2.25及6的平板边界层湍流进行了直接数值模拟,并通过与理论、实验及他人计算结果的对比对数值结果进行了验证。基于直接数值模拟得到的湍流数据库,对常用的湍流模型进行了先验评估。评估的湍流模型有k-ε模型(包括标准k-ε模型、可实现的k-ε模型及低Reynolds数k-ε模型)、SA模型及BL模型。结果显示,可实现的k-ε模型的具有较好的预测能力,而标准k-ε模型预测的湍流粘性系数偏高。SA模型在边界层内层预测准确度较高,而在外层预测值偏高。对于高Mach数情况,原始的BL模型严重低估了内-外层交界位置,造成湍流粘性系数预测值偏低。作者通过修改模型系数及内-外层交界位置对BL模型进行了修改,修改后模型预测的湍流粘性系数与DNS给出的值吻合较好。

关键词：直接数值模拟湍流模型先验评估

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高精度计算流体力学软件Hoam-OpenCFD开发

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科研信息化技术与应用 2010年第1期1卷 53-59页

作者：李新亮傅德薰马延文梁贤中国科学院力学研究所北京100190

关键词：计算流体力学复杂流动高精度模拟

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可压缩轴对称射流的直接数值模拟

可压缩轴对称射流的直接数值模拟

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第十一届全国计算流体力学会议

作者：刘明宇马延文傅德薰中国科学院力学研究所LNM 中国科学院力学研究所LNM 中国科学院力学研究所LNM

本文采用高精度差分方法对空间发展轴对称可压缩射流流场进行直接数值模拟,计算结果显示了射流失稳后首先出现Kelvin-Helmholtz非稳定特征,流动的进一步发展,非线性效应的增长导致轴对称涡环的二次失稳和流向涡的产生,且给出了拟序结构... 详细信息

本文采用高精度差分方法对空间发展轴对称可压缩射流流场进行直接数值模拟,计算结果显示了射流失稳后首先出现Kelvin-Helmholtz非稳定特征,流动的进一步发展,非线性效应的增长导致轴对称涡环的二次失稳和流向涡的产生,且给出了拟序结构的三维演化过程。计算结果证实了轴对称射流中二次失稳、流向涡的产生是增强流动混合及流动产生转捩的重要机制。

关键词：射流涡环结构流向涡结构侧向射流

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含被动标量场的可压衰减湍流的直接数值模拟及分析

含被动标量场的可压衰减湍流的直接数值模拟及分析

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2003空气动力学前沿研究研讨会

作者：李新亮傅德薰马延文中国科学院力学研究所LNM国家重点实验室中国科学院力学研究所LNM国家重点实验室中国科学院力学研究所LNM国家重点实验室

运用高精度迎风差分及八阶精度群速度控制型差分格式（GVC8）对含被动标量的可压衰减湍流进行了直接数值模拟。最高初始湍流马赫数为0.9,被动标量场的施密特数为2～10。指出了可压衰减湍流中被动标量能谱存在的-1律,压缩性效应使得高波... 详细信息

运用高精度迎风差分及八阶精度群速度控制型差分格式（GVC8）对含被动标量的可压衰减湍流进行了直接数值模拟。最高初始湍流马赫数为0.9,被动标量场的施密特数为2～10。指出了可压衰减湍流中被动标量能谱存在的-1律,压缩性效应使得高波数成分衰减加快。分析了可压湍流中被动标量场的能谱及相关结构。发现可压湍流中被动标量场具有扩展自相似性,压缩性效应对被动标量标度指数的影响较小。发现随着被动标量Schmidt数增加,标度指数的奇异性增强。

关键词：可压衰减湍流被动标量直接数值模拟

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可压缩衰减湍流的直接数值模拟

可压缩衰减湍流的直接数值模拟

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第十一届全国计算流体力学会议

作者：李新亮傅德薰马延文中国科学院力学研究所LNM实验室中国科学院力学研究所LNM实验室中国科学院力学所LHD实验室

构造了八阶精度的群速度控制型差分格式并根据激波捕捉能力及对小尺度分辨能力对格式系数进行了优化。采用该格式对可压缩均匀各向同性湍流进行了直接数值模拟,所计算的最大湍流马赫数达到0.95。相同计算条件下的结果与他人结果吻合较好... 详细信息

构造了八阶精度的群速度控制型差分格式并根据激波捕捉能力及对小尺度分辨能力对格式系数进行了优化。采用该格式对可压缩均匀各向同性湍流进行了直接数值模拟,所计算的最大湍流马赫数达到0.95。相同计算条件下的结果与他人结果吻合较好,说明了格式在捕捉激波的同时对湍流小尺度有较好的分辨能力。对特定流场进行了标度律分析,发现即使在较高的湍流马赫数下,扩展自相似性仍然成立,而且压缩性效应对标度指数影响很小,说明了标度指数的普适性。

关键词：群速度控制均匀各向同性湍流扩展自相似性标度律

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可压缩边界层湍流的直接数值模拟

可压缩边界层湍流的直接数值模拟

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大型飞机关键技术高层论坛暨中国航空学会2007年学术年...

作者：李新亮傅德薰马延文周莹中国科学院力学研究所LNM实验室中国科学院力学研究所LNM实验室中国科学院力学研究所LNM实验室中国科学院力学研究所LNM实验室

针对亚音速飞行器及超/高超音速飞行器的典型流动,本文通过直接数值模拟研究了亚音速平板及超音速钝锥边界层湍流的转捩机理。文章第一部分,进行了来流马赫数为0．7的亚音速平板边界层在入口 T-S 波扰动下转捩的直接数值模拟。分析了转... 详细信息

针对亚音速飞行器及超/高超音速飞行器的典型流动,本文通过直接数值模拟研究了亚音速平板及超音速钝锥边界层湍流的转捩机理。文章第一部分,进行了来流马赫数为0．7的亚音速平板边界层在入口 T-S 波扰动下转捩的直接数值模拟。分析了转捩过程中发卡涡的形成和演化过程,展示了发卡涡诱发出发卡涡串、发卡涡导致雷诺应力集中以及发卡涡头部脱落等流动现象。文章第二部分,本文直接数值模拟了来流马赫数为6,攻角1度的钝锥边界层转捩到湍流的整个过程。采用了壁面吹吸扰动来诱发转捩,考虑了强扰动引起的 Bypass 转捩及弱扰动引起的自然转捩两种情况。在强扰动作用下,流动很快转捩,转捩过程中没有出现常见的发卡涡,而是出现了接近平行的准流向涡对。对充分发展段的统计特性进行了分析,Van Direst 平均速度与边界层对数律吻合较好。在弱扰动作用下,首先产生了线性不稳定波。本文将线性稳定性分析与直接数值模拟结果进行了比较,结果表明第二 Mack 模态是转捩的主导模态,同时第三模态在转捩过程中也发挥了了明显的作用。弱扰动下迎风面及背风面的转捩位置与实验基本吻合。

关键词：边界层湍流转捩直接数值模拟线性稳定性分析第二模态

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近尾迹流动的数值模拟

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计算物理 1987年第3期 237-244页

作者：马延文傅德薰北京空气动力研究所

通过数值求解可压缩Navier-Stokes方程的方法来模拟近尾迹的分离流动。Navier-Stokes方程是利用中所给出的方法进行差分逼近的。这一方法兼备显式格式和隐式格式的优点。这是一隐式格式,因而可放松稳定性对时间步长的限制。这一格式又... 详细信息

通过数值求解可压缩Navier-Stokes方程的方法来模拟近尾迹的分离流动。Navier-Stokes方程是利用中所给出的方法进行差分逼近的。这一方法兼备显式格式和隐式格式的优点。这是一隐式格式,因而可放松稳定性对时间步长的限制。这一格式又具有显式格式的简单性,差分方程的解可显式表达出来。求解过程中避免了通常隐式格式所要求的大量数值矩阵求逆和大量的矩阵运算。文中对不同的马赫数M_∞和雷诺数Re进行了计算。数值实验表明,本文所采用的方法是模拟底部分离流动的一个简单而有效的方法,可用来计算高马赫数和高雷诺数的分离流动。

关键词：近尾迹流动高马赫数高雷诺数可压缩方程数值模拟数值方法向量场矢量场隐式格式差分逼近角点数值求解对角矩阵物面坐标变换坐标换算

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壁温影响的高超声速湍流边界层特征

壁温影响的高超声速湍流边界层特征

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第四届高超声速科技学术会议

作者：梁贤李新亮傅德薰马延文中国科学院力学研究所高温气体动力学重点实验室

对来流马赫数等于8,壁温分别等于1.9倍(低温壁)和10.03倍(高温壁)的来流参考温度的平板可压缩边界层湍流做了直接数值模拟.求解NS方程组的高解析度稳定的数值算法基于7阶WENO和6阶非线性滤波格式构造.本文重点关注了壁温变化对压缩性效... 详细信息

对来流马赫数等于8,壁温分别等于1.9倍(低温壁)和10.03倍(高温壁)的来流参考温度的平板可压缩边界层湍流做了直接数值模拟.求解NS方程组的高解析度稳定的数值算法基于7阶WENO和6阶非线性滤波格式构造.本文重点关注了壁温变化对压缩性效应、Walz公式、Van Direst变换、Morkovin假设、强雷诺比拟关系、湍动能输运和扩展自相似性的影响.研究工作有助于高马赫数

关键词：高超声速可压缩湍流边界层扩展自相似性

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剪切湍流的数值模拟及可压缩效应

剪切湍流的数值模拟及可压缩效应

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第六届全国流体力学学术会议

作者：傅德薰马延文李新亮王强 LNM中国科学院力学研究所 LHD中国科学院力学研究所 LNM中国科学院力学研究所 LNM中国科学院力学研究所

针对湍流的直接数值模拟,在波数空间分析了数值解的行为特征。给出了差分格式精度、网格尺度与可能模拟的雷诺数之间的关系。在此基础上,利用三维可压缩N-S方程的线化扰动方程的数值解,分析了可压缩效应对流动失稳初始发展阶段的影响;... 详细信息

针对湍流的直接数值模拟,在波数空间分析了数值解的行为特征。给出了差分格式精度、网格尺度与可能模拟的雷诺数之间的关系。在此基础上,利用三维可压缩N-S方程的线化扰动方程的数值解,分析了可压缩效应对流动失稳初始发展阶段的影响;利用所得到的可压时间发展平面混合流和可压槽道湍流的直接模拟数据库,从湍动能方程出发,分析了可压缩效应对湍能的输运和耗散特征的影响。指出,可压缩效应所产生的膨胀-耗散项与总耗散量相比是个小量;而扰动压力梯度对局部湍动能的平衡和输运特征有较大影响,但对湍动能的生成和耗散影响不大;压力-膨胀项的变化导致流场中噪声的产生。

关键词：直接数值模拟时间发展平面混合流槽道湍流可压缩效应

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