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CKDO一方程模型计算高超声速横流转捩

空气动力学学报 2023年第2期41卷 75-82,I0002页

作者：王浩徐晶磊北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100191 上海交通大学航空航天学院上海200240 北京航空航天大学杭州创新研究院(余杭)航空学院杭州310023

高超声速横流转捩集湍流-激波作用、可压缩、横流、转捩等难题于一身,基于雷诺平均N-S方程(RANS)的转捩建模是一项挑战。本文采用CKDO-tran计算高超声速横流转捩的经典标模—HIFiRE-5,分可压缩性效应、雷诺数效应和迎角效应进行评估,发... 详细信息

高超声速横流转捩集湍流-激波作用、可压缩、横流、转捩等难题于一身,基于雷诺平均N-S方程(RANS)的转捩建模是一项挑战。本文采用CKDO-tran计算高超声速横流转捩的经典标模—HIFiRE-5,分可压缩性效应、雷诺数效应和迎角效应进行评估,发现:不考虑可压缩效应的KDO-tran模型无法给出准确的预测,而不引入特定转捩机理,CKDO-tran仍然可以预测一系列雷诺数工况的高超声速横流转捩。迎角0°时,CKDO-tran可以较好地预测出双肺叶转捩图像,迎角为4°时,CKDO-tran产生的转捩线提前,但给出了与实验相似的转捩图像,具有进一步开发的潜力。对4°工况进行来流湍流度敏感性的研究发现,随着来流湍流度减小,CKDO-tran产生的转捩线逐渐后移,并且转捩图像与实验的相似性逐渐减弱直至消失。通过对迎角效应进行的分析,推测出来流-激波相互作用的建模是消除迎角效应的关键。

关键词：转捩模型湍流模型横流转捩高超声速可压缩效应

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雷峰塔下的西湖盛宴——西湖·塔宴店

中国建筑装饰装修 2023年第18期 28-33页

作者：徐晶磊潘杰(摄影) 慢珊瑚设计不详

“水光潋滟晴方好,山色空蒙雨亦奇。”——苏东坡《饮湖上初晴后雨》塔宴建筑面积1600 m2,位于西湖十景雷峰塔下唯一附属配套建筑,享有独特历史文化和区位。雷峰塔下,西湖独有杭州,令人沉溺:烟烟的山、缱缱的水,苏堤春晓、柳浪闻莺,涌... 详细信息

“水光潋滟晴方好,山色空蒙雨亦奇。”——苏东坡《饮湖上初晴后雨》塔宴建筑面积1600 m2,位于西湖十景雷峰塔下唯一附属配套建筑,享有独特历史文化和区位。雷峰塔下,西湖独有杭州,令人沉溺:烟烟的山、缱缱的水,苏堤春晓、柳浪闻莺,涌动的西湖里藏着山林气息。轻风拂柳、画舫回岸,山水褶皱里的气息一点一点沁染出来,人在这一场无边西湖梦境里就挪不动步。

关键词：雷峰塔西湖十景配套建筑建筑面积苏东坡苏堤春晓

不同推力与射流类型的火箭发动机排气噪声仿真研究

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兵器装备工程学报 2023年第1期44卷 29-37页

作者：孙得川王园丁黄欣寅徐晶磊朱洁莹大连理工大学航空航天学院辽宁大连116024 上海空间推进研究所上海201112

火箭发动机排气的气动噪声分析是降噪的基础。采用k-ε湍流模型和大涡模拟对发动机排气场进行仿真,再采用FW-H法对噪声场进行计算。对4种不同推力发动机的欠膨胀和过膨胀排气流场的仿真分析表明:排气场声功率级的分布与湍流强度的分布... 详细信息

火箭发动机排气的气动噪声分析是降噪的基础。采用k-ε湍流模型和大涡模拟对发动机排气场进行仿真,再采用FW-H法对噪声场进行计算。对4种不同推力发动机的欠膨胀和过膨胀排气流场的仿真分析表明:排气场声功率级的分布与湍流强度的分布具有相似性,且有明显边界;声功率级在射流影响区域呈现锥形分布的特征,半锥角随推力增大但变化不大,在13°~16°;正激波后的声功率最大,此外噪声强度最大的位置介于马赫数为1的界面到燃气/空气界面之间;射流欠膨胀时,最大声功率在喷管出口下游,射流过膨胀时,最大声功率在喷口附近或内部;对于推力接近的发动机排气场,其噪声声压级基本相同,与射流状态无关;随着发动机推力的增大,声功率级最大值增大不多,而高声功率级的范围扩大是噪声增大的主因;发动机排气噪声的频率范围较宽,主频随着推力增大而降低的原因不是高频噪声降低,而是下游大尺度涡脉动引起的低频噪声增强。

关键词：火箭发动机推力排气欠膨胀过膨胀气动噪声

基于当地流动结构的RANS/LES混合模型

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航空学报 2014年第11期35卷 2992-2999页

作者：徐晶磊高歌杨焱北京航空航天大学能源与动力工程学院航空发动机气动热力国家科技重点实验室北京100191 中国科学院力学研究所高温气体动力学国家重点实验室北京100190

针对传统雷诺平均Navier-Stokes/大涡模拟(RANS/LES)混合模型固有的RANS和LES区域衔接难题,借鉴Vreman提出的亚格子(SGS)模型,提取其中描述流动状态的判断函数,利用不可压缩槽道湍流标定模型系数,构造了一个新的RANS/LES混合模型。评估... 详细信息

针对传统雷诺平均Navier-Stokes/大涡模拟(RANS/LES)混合模型固有的RANS和LES区域衔接难题,借鉴Vreman提出的亚格子(SGS)模型,提取其中描述流动状态的判断函数,利用不可压缩槽道湍流标定模型系数,构造了一个新的RANS/LES混合模型。评估算例包括不可压缩槽道湍流、稳态超声速平板边界层、NACA4412翼型绕流和亚临界雷诺数圆柱绕流。该模型作为壁面模化LES,解决了传统RANS/LES方法中速度型偏离对数律(LLM)的缺陷,且拓宽了原Vreman模型在粗糙网格上的适用性,具有较高精度。该模型同时解决了模化应力折损问题,且对大尺度分离流动的模拟精度相较传统的RANS/LES混合模型如脱体涡模拟(DES)有进一步提升。

关键词：湍流模型混合RANS/LES 大尺度分离大涡模拟脱体涡模拟

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一种基于湍动能方程的转捩判定方法

力学学报 2014年第1期46卷 160-164页

作者：张扬徐晶磊白俊强华俊西北工业大学航空学院西安710072 北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100191 中国航空研究院北京100012

转捩现象是阻碍阻力高精度求解的主要问题之一.Menter和Langtry所提出的γ--θ转捩模型通过引入涡量雷诺数和间歇因子输运方程来驱动转捩,但是其中很多经验公式的理论立足点有待商榷.驱使层流转变到湍流依赖的仍然是平均速度的一阶和二... 详细信息

转捩现象是阻碍阻力高精度求解的主要问题之一.Menter和Langtry所提出的γ--θ转捩模型通过引入涡量雷诺数和间歇因子输运方程来驱动转捩,但是其中很多经验公式的理论立足点有待商榷.驱使层流转变到湍流依赖的仍然是平均速度的一阶和二阶相关量,它们组合构成了湍动能方程的耗散尺度.在湍动能方程中做合适的耗散平衡后,仅仅依靠湍动能方程可以有效地捕捉转捩现象.采用自然转捩和旁路转捩测试算例进行了验证,结果证明该方法与试验值匹配较好,具有一定的工程实用价值.

关键词：边界层转捩湍动能方程卡门尺度旁路转捩湍流耗散率

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龙卷风维持特性的探索

北京航空航天大学学报 2018年第5期44卷 1110-1116页

作者：邸浩宇徐晶磊高歌北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100083

利用计算流体力学(CFD)方法建立了模拟龙卷风的装置模型。基于龙卷风在平面上的速度型,拟合成函数关系式,在三维CFD程序中设置初始速度场以及相关的边界条件,匹配不同的初始温度场进行了关于龙卷风维持和发展的一系列数值模拟。重现并... 详细信息

利用计算流体力学(CFD)方法建立了模拟龙卷风的装置模型。基于龙卷风在平面上的速度型,拟合成函数关系式,在三维CFD程序中设置初始速度场以及相关的边界条件,匹配不同的初始温度场进行了关于龙卷风维持和发展的一系列数值模拟。重现并利用漩涡管的Ranque-Hilsch效应以及汇流换热原理分析了本文2种不同的温度型对龙卷风内部流场变量随时间推移所发生的变化,同时揭示了龙卷风产生并维持下去的一种可能性,即冷热气流汇流换热生成温度场可能是产生和维持龙卷风的直接原因,并在此基础上提出使龙卷风削弱甚至消亡的方法,即破坏温度场。

关键词：计算流体力学(CFD) 龙卷风数值模拟汇流换热原理温度场

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高雷诺数槽道湍流的壁面模化大涡模拟研究

航空动力学报 2015年第11期30卷 2705-2712页

作者：李蒙涂正光徐晶磊北京航空航天大学能源与动力工程学院航空发动机气动热力国家级重点实验室北京100191 中国航天科工集团第九总体设计部武汉430040

选取基准壁湍流的槽道流动,研究了多种模型的壁面模化大涡模拟.模型包括经典的大涡模拟、Spalart-Allmaras、分离涡模拟和一种动态混合模型.基于摩擦速度的雷诺数范围为395~12 000,采用3组粗糙网格,流向和展向维数分别同取37,49和65,法... 详细信息

选取基准壁湍流的槽道流动,研究了多种模型的壁面模化大涡模拟.模型包括经典的大涡模拟、Spalart-Allmaras、分离涡模拟和一种动态混合模型.基于摩擦速度的雷诺数范围为395~12 000,采用3组粗糙网格,流向和展向维数分别同取37,49和65,法向维数保证y＋（1）~1.主要研究平均速度、雷诺切应力分布、详细分析了各模型的特性差异并展示了相应的湍流结构.研究表明：在高雷诺数粗糙网格下,大涡模拟失去求解精度,分离涡模拟出现对数律不匹配,动态混合模型的计算接近直接数值模拟,其对数率区可解应力约占雷诺切应力的93%,边界层外层可解应力约占99%.这说明合适的混合模型可以在经济成本下保证计算精度,具有解决实际问题的潜力.

关键词：湍流模型 RANS-LES混合模型槽道流动壁面模化大涡模拟分离涡模拟

万亩茶海间的雲居——安吉涵田度假村雲居帐篷酒店

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中国建筑装饰装修 2023年第16期 25-31,24页

作者：徐晶磊潘杰(摄) 麻壹高(摄) 慢珊瑚设计不详

顶级的奢侈不是金碧辉煌与穷奢极欲,而是在人与自然中寻找一种微妙的平衡。——慢珊瑚自然是奢侈的顶级体验雲居帐篷酒店坐落在安吉九龙山脉的万亩茶海,11个构筑单体以帐篷形态呈现,其设计灵感来源于航海帆船,带有桅杆和风帆的骨架式膜... 详细信息

顶级的奢侈不是金碧辉煌与穷奢极欲,而是在人与自然中寻找一种微妙的平衡。——慢珊瑚自然是奢侈的顶级体验雲居帐篷酒店坐落在安吉九龙山脉的万亩茶海,11个构筑单体以帐篷形态呈现,其设计灵感来源于航海帆船,带有桅杆和风帆的骨架式膜结构,赋予自由旅行的意义,也是对环境和旅行方式的背景回应。优美的建筑造型,打破了纯直线建筑风格的模式,露台与屋顶结合,就像航海帆船的夹板,顶层是一个几乎完全被膜结构覆盖的空间,以其独有的优美曲线呈现给人耳目一新的感觉。

关键词：建筑造型建筑风格桅杆酒店帐篷露台膜结构人与自然

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高超声速流动湍流模式评估

北京航空航天大学学报 2011年第8期37卷 907-911页

作者：耿云飞阎超徐晶磊康宏琳北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100191

选取了超声速二维膨胀-压缩拐角和高超声速双椭球绕流作为基准流动,考察了几种当前CFD(Computational Fluid Dynamics)工程应用较流行的湍流模式:BL(Baldwin-Lomax)模式、SA(Spalart-Allmaras)模式、k-ω模式以及SST(Shear-Stress Transport)模式,通过数值计算结果和实验结果的对比及分析,对有关的湍流模式进行了评估,得到一些有意义的结论,并指出受流动可压缩效应的影响,计算高超声速湍流壁面热流时要对现有的湍流模式进行相应的可压缩修正。

关键词：高超声速湍流模式可压缩修正计算流体力学