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亚格子模型对三维扭曲水翼空化现象的影响

中国舰船研究 2022年第3期17卷 187-195页

作者：何朋朋李子如张孝旺贺伟武汉理工大学高性能舰船技术教育部重点实验室湖北武汉430063 武汉理工大学船海与能源动力工程学院湖北武汉430063

[目的]旨在探究三维扭曲水翼空化数值模拟中网格密度及亚格子模型的适应性问题。[方法]为此,使用大涡模拟(LES)方法和Schnerr-Sauer(S-S)空化模型对Delft Twist11N三维扭曲水翼的非定常空化流场进行数值模拟,重点研究3套不同密度的网格... 详细信息

[目的]旨在探究三维扭曲水翼空化数值模拟中网格密度及亚格子模型的适应性问题。[方法]为此,使用大涡模拟(LES)方法和Schnerr-Sauer(S-S)空化模型对Delft Twist11N三维扭曲水翼的非定常空化流场进行数值模拟,重点研究3套不同密度的网格和WMLES,SL,WALE这3种亚格子模型对Delft Twist11N水翼空化演变过程、空化脱落频率及时均升阻力系数等的影响。[结果]结果表明:适当的网格加密形式既能够捕捉到较多的细小空泡脱落、马蹄形云空泡的初生与溃灭等非定常空化演变现象,又能够获得具有较高精度的空泡脱落频率、时均升阻力系数和时均压力分布。相较于WMLES和SL亚格子模型,WALE亚格子模型较好地捕捉到了片空泡及云空泡的演变,在预报空泡脱落频率、时均升阻力系数及压力系数方面精度较优。[结论]因此,推荐采用基于WALE亚格子模型的LES方法进行非定常云状空化的数值模拟。

关键词：三维扭曲水翼云状空泡大涡模拟亚格子模型网格密度

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一种剪切修正的涡黏性亚格子模型及其在槽道湍流中的应用

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航空动力学报 2010年第1期25卷 123-128页

作者：肖红林罗纪生天津大学机械工程学院力学系天津300072

提出了一种利用壁面附近强剪切对涡黏系数进行修正的亚格子模型,称为剪切修正的涡黏模型.该模型能使涡黏系数在壁面附近自动满足壁面修正,在脉动为零的地方,涡黏系数自动为零,保证了壁面附近涡黏系数趋于零的特性.用该模型对槽道湍流壁... 详细信息

提出了一种利用壁面附近强剪切对涡黏系数进行修正的亚格子模型,称为剪切修正的涡黏模型.该模型能使涡黏系数在壁面附近自动满足壁面修正,在脉动为零的地方,涡黏系数自动为零,保证了壁面附近涡黏系数趋于零的特性.用该模型对槽道湍流壁面无吹吸、有吹吸,较低和较高雷诺数的情况进行了数值模拟,与直接数值模拟的结果进行了对比,结果吻合较好.

关键词：槽道湍流大涡模拟亚格子模型剪切吹吸

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不同亚格子模型的对比分析及其运用

工程热物理学报 2016年第11期37卷 2311-2318页

作者：俞建阳王若玉陈浮宋彦萍哈尔滨工业大学能源科学与工程学院哈尔滨150001

本文基于大涡模拟方法,对比讨论了四种不同亚格子模型的计算原理和仿真特性,并对等离子体激励下的凸包流场进行了研究,结果表明:WALE模型和KET模型的仿真结果比较准确;Smagorinsky-Lilly模型耗散偏大且模型系数不具普适性,仿真准确性较... 详细信息

本文基于大涡模拟方法,对比讨论了四种不同亚格子模型的计算原理和仿真特性,并对等离子体激励下的凸包流场进行了研究,结果表明:WALE模型和KET模型的仿真结果比较准确;Smagorinsky-Lilly模型耗散偏大且模型系数不具普适性,仿真准确性较差;WMLES模型存在严重的过度耗散,各流动参数的仿真结果误差很大,无法准确捕捉流动转捩的发生;等离子体激励通过向附面层流体注入能量产生等效的壁面射流,可以显著延缓凸包流动分离并促进流动再附、抑制涡的发生,从而起到降低耗散,湍流减阻的作用。

关键词：大涡模拟亚格子模型等离子体流动控制

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基于不同亚格子模型的冲击射流噪声特性研究

工程热物理学报 2019年第2期40卷 314-318页

作者：谢军龙刘鑫王淼郭晓亮华中科技大学能源与动力工程学院武汉430074 绿色风机制造湖北省协同创新中心(培育) 武汉430074

基于大涡模拟方法,采用三种亚格子模型对冲击射流的噪声特性进行了数值模拟,将模拟结果与实验数据对比分析,结果表明:Smagorinsky-Lilly(SL)模型数值耗散较大,模拟准确性较差;Wall-Adapting Local Eddy-Viscosity(WALE)模型和Kinetic-En... 详细信息

基于大涡模拟方法,采用三种亚格子模型对冲击射流的噪声特性进行了数值模拟,将模拟结果与实验数据对比分析,结果表明:Smagorinsky-Lilly(SL)模型数值耗散较大,模拟准确性较差;Wall-Adapting Local Eddy-Viscosity(WALE)模型和Kinetic-Energy Transport(KET)模型对总声压级的模拟结果比较准确;KET模型能够更加准确地模拟噪声频谱,而WALE模型对高频段噪声频谱的模拟误差偏大。最后,使用KET模型计算了噪声监测点在不同位置时冲击射流的总声压级,得到了不同冲击距离下的噪声指向分布情况。

关键词：大涡模拟亚格子模型冲击射流噪声特性

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被动标量湍流的约束亚格子模型

Acta Mechanica Sinica 2023年第4期39卷 184-194页

作者：黄鹏陈宽宇彭怀午 Hsu-Chew Lee 史一蓬肖左利陈十一万敏平 Guangdong Provincial Key Laboratory of Turbulence Research and Applications Department of Mechanics and Aerospace EngineeringSouthern University of Science and TechnologyShenzhen518055China Guangdong-Hong Kong-Macao Joint Laboratory for Data-Driven Fluid Mechanics and Engineering Applications Southern University of Science and TechnologyShenzhen518055China State Key Laboratory for Turbulence and Complex System College of EngineeringPeking UniversityBeijing100871China Northwest Survey and Design Research Institute Xi’an710065China Eastern Institute for Advanced Study Ningbo315200China

本文采用约束大涡模拟(C-LES)模型来模拟湍流中的被动标量.通过施加一个基于被动标量大涡模拟(LES)中标量方差通量标度不变量的物理约束来计算动态混合非线性模型(MNLM)的系数.将约束亚格子(SGS)模型与不同的SGS模型在不可压各向同性湍... 详细信息

本文采用约束大涡模拟(C-LES)模型来模拟湍流中的被动标量.通过施加一个基于被动标量大涡模拟(LES)中标量方差通量标度不变量的物理约束来计算动态混合非线性模型(MNLM)的系数.将约束亚格子(SGS)模型与不同的SGS模型在不可压各向同性湍流被动标量中进行比较.此外,C-LES模型减少了SGS标量方差通量在惯性-对流尺度以及较大的黏性-扩散尺度上的变化.先验测试表明,C-LES模型在预测SGS标量通量的方向和大小方面表现最好.此外,C-LES模型减少了SGS标量方差通量在惯性-对流范围内以及粘性-扩散范围内大尺度的变化.在后验测试中,与传统的动态Smagorinsky(DSM)和MNLM模型相比,C-LES模型在预测标量谱和内部间歇性的演变中表现明显更好.这些结果表明,在SGS模型中施加物理约束是在被动标量湍流大涡模拟中的一种有前途的方法.

关键词： SGS模型亚格子模型 LES模型各向同性湍流物理约束扩散范围非线性模型动态混合

大雷诺数Navier-Stokes方程的两水平亚格子模型稳定化方法

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计算物理 2017年第6期34卷 657-665页

作者：杨晓成尚月强西南大学数学与统计学院重庆400715

基于两重网格离散方法,提出三种求解大雷诺数定常Navier-Stokes方程的两水平亚格子模型稳定化有限元算法.其基本思想是首先在一粗网格上求解带有亚格子模型稳定项的Navier-Stokes方程,然后在细网格上分别用三种不同的校正格式求解一个... 详细信息

基于两重网格离散方法,提出三种求解大雷诺数定常Navier-Stokes方程的两水平亚格子模型稳定化有限元算法.其基本思想是首先在一粗网格上求解带有亚格子模型稳定项的Navier-Stokes方程,然后在细网格上分别用三种不同的校正格式求解一个亚格子模型稳定化的线性问题,以校正粗网格解.通过适当的稳定化参数和粗细网格尺寸的选取,这些算法能取得最优渐近收敛阶的有限元解.最后,用数值模拟验证三种算法的有效性.

关键词： Navier-Stokes方程亚格子模型有限元方法大雷诺数流

不同亚格子模型在水翼云空化数值计算中的适用性分析

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排灌机械工程学报 2022年第9期40卷 915-920页

作者：洪锋薛环铖张帆胡涛三峡大学水电机械设备设计与维护湖北省重点试验室湖北宜昌443002 三峡大学机械与动力学院湖北宜昌443002 江苏大学国家水泵及系统工程技术研究中心江苏镇江212013

为了研究不同亚格子模型在计算绕二维Clark-Y水翼非定常空化流动中的适用性,基于均相流假设及Zwart空化模型,并分别利用Wall-Adapting Local Eddy-Viscosity(WALE),Smagorinsky-Lilly,Algebraic Wall-Modeled LES Model(WMLES)及Dynamic Kinetic Energy Sub-grid Scale Model(KET)4种不同亚格子模型对控制方程组进行封闭.得到了云空化时不同亚格子模型预测的翼型升阻力系数、不同位置处流场时均速度分布、空泡形态周期性变化等非定常流动特征,并与相应试验数据进行对比.研究表明:与其他亚格子模型的预测结果相比,WALE模型模拟得到的平均升力系数与试验测量值最吻合,二者相对误差仅在1%以内,且其预测的瞬时升力系数与相应试验值也呈现较为一致的震荡规律;WALE模型能更准确地捕捉云空化阶段空泡非定常演变特征,包括翼型前缘附着型空穴增长,以及在回射流作用下片状空泡的断裂和云空泡脱落行为.基于WALE模型的计算结果,采用Q准则表达了水翼空化尾迹的旋涡结构,发现空泡的脱落及云状空泡的形成诱发了旋涡产生.

关键词：非定常空化水翼亚格子模型空泡脱落数值模拟

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基于动态亚格子模型的方柱绕流大涡模拟

沈阳建筑大学学报（自然科学版） 2013年第3期29卷 434-439页

作者：张海涛曹曙阳同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092

目的对高雷诺数下的方柱绕流进行数值模拟,得到方柱下流场时间平均结果以及湍流流场的流场特征,用于验证亚格子模型对大涡模拟(LES)计算精确性的影响.方法基于有限体积法(FVM)的流体计算开源软件OpenFOAM,采用两种不同动态亚格子模型下... 详细信息

目的对高雷诺数下的方柱绕流进行数值模拟,得到方柱下流场时间平均结果以及湍流流场的流场特征,用于验证亚格子模型对大涡模拟(LES)计算精确性的影响.方法基于有限体积法(FVM)的流体计算开源软件OpenFOAM,采用两种不同动态亚格子模型下的大涡模拟方法,模拟高雷诺数(Re=2.2×104)下的方柱绕流.结果通过数值计算得到流场完整的平均和脉动结构,并得到阻力系数、升力系数、斯托拉哈数等重要的气动力参数,经对比与试验实际情况吻合.结论高雷诺数复杂流场下亚格子应力的封闭形式对大涡模拟的计算结果有重要的影响,采用动态模拟技术一方程模型计算结果优于常规的Smagorinsky模型,在高雷诺数复杂流场下的计算是高效的,为结构抗风的数值研究提供了参考.

关键词：大涡模拟方柱绕流亚格子模型尾流结构数值模拟

基于IPDG的槽道流大涡模拟及亚格子模型影响

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航空动力学报 2024年

作者：赵明肖加兵丁秋实郝世熙陈雅男刘伟刘正先天津大学机械工程学院电子科技大学计算机科学与工程学院

在高精度改进内罚间断伽辽金（Interior Penalty Discontinuous Galerkin，IPDG）有限元方法基础上，结合大涡模拟（Large Eddy Simulation，LES）方法对槽道流进行数值模拟研究。采用四种亚格子模型（Smagorinsky模型、壁面修正Smagori... 详细信息

在高精度改进内罚间断伽辽金（Interior Penalty Discontinuous Galerkin，IPDG）有限元方法基础上，结合大涡模拟（Large Eddy Simulation，LES）方法对槽道流进行数值模拟研究。采用四种亚格子模型（Smagorinsky模型、壁面修正Smagorinsky模型、WALE、动态模型）。马赫数分别为0.2和0.7，分别对应不可压缩和弱可压缩流动。结果表明，在上述IPDG-LES框架内，Smagorinsky模型由于边界层内的过耗散特性精度较低；采用壁面衰减函数修正的Smagorinsky模型可以提升精度，但在近壁区粘性仍然过大；WALE和动态模型的结果总体上优于上述Smagorinsky模型，与参考文献较为接近。其中动态模型总体上精度最高。此外，不同模型在马赫数0.2和0.7时表现近似，说明本文IPDG-LES方法对弱可压缩流动具有较好适应性。

关键词： IPDG 大涡模拟亚格子模型槽道流亚声速流