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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

基于壁面模化大涡模拟的SUBOFF壁面脉动压力数值研究

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水动力学研究与进展（A辑） 2024年第1期39卷 109-115页

作者：范国庆何宜航赵伟文万德成上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院、船海计算水动力学研究中心(CMHL) 上海200240

该文基于开源计算流体力学平台OpenFOAM,采用壁面模化大涡模拟中的非平衡壁面模型,对雷诺数Re_(L)=1.2×10^(7)(L为艇长)下的SUBOFF艇体绕流问题开展了数值研究。通过Liutex涡识别方法,该文给出了艇体近壁流动的涡结构分布,提取了艇体... 详细信息

该文基于开源计算流体力学平台OpenFOAM,采用壁面模化大涡模拟中的非平衡壁面模型,对雷诺数Re_(L)=1.2×10^(7)(L为艇长)下的SUBOFF艇体绕流问题开展了数值研究。通过Liutex涡识别方法,该文给出了艇体近壁流动的涡结构分布,提取了艇体表面的时均压力系数,与实验数据进行了对比,并在此基础上重点研究了壁面模化大涡模拟对壁面脉动压力的预测,给出了不同区域的壁面脉动压力频率谱、平行中体处流向和周向波数-频率谱。研究结果表明:壁面模化大涡模拟能够准确预测艇体表面时均压力分布;脉动压力预测方面,艇体首部转捩区的压力脉动更为剧烈,脉动压力谱级整体高于充分发展湍流区;从脉动压力流向波数-频率谱中可观察到湍流能量集中的迁移脊,很好地反映了湍流的时空关联特性。

关键词：壁面模化大涡模拟壁面应力模型壁面压力脉动 SUBOFF 波数-频率谱

航速对水下回转体首部流场脉动特征影响的数值分析

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中国造船 2024年第2期65卷 205-215页

作者：孟欣欣周福昌曹留帅万德成上海交通大学船海计算水动力学研究中心(CMHL) 船舶海洋与建筑工程学院上海200240 武汉第二船舶设计研究所武汉430205

针对水下回转体近壁面流动和脉动压力开展研究。首先综述了水下回转体近壁面数值模拟方法的研究现状,然后采用壁面模化大涡模拟方法模拟不同来流速度下水下回转体近壁面的湍流特性和壁面脉动压力,对涡结构、轴向速度和脉动压力等进行分... 详细信息

针对水下回转体近壁面流动和脉动压力开展研究。首先综述了水下回转体近壁面数值模拟方法的研究现状,然后采用壁面模化大涡模拟方法模拟不同来流速度下水下回转体近壁面的湍流特性和壁面脉动压力,对涡结构、轴向速度和脉动压力等进行分析比较,并研究回转体首部湍流特性,最后探究不同入流条件对首部边界层内流动影响的机理。

关键词：水下回转体壁面模化大涡模拟湍流动能壁面脉动压力

基于大规模并行计算的结冰翼型失速流场特性数值模拟研究

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西北工业大学学报 2023年第5期41卷 895-904页

作者：李立武君胜梁益华田增冬西北工业大学计算机学院陕西西安710072 中国航空工业集团公司西安航空计算技术研究所预研部陕西西安710068

结冰安全性评估是民用飞机适航的重要工作内容。翼面结冰将引起机翼前缘外形及边界层状态变化,并诱导大范围分离,进而导致飞行器升力面性能急剧降低,甚至带来严重的飞行安全问题。针对常规方法难以有效准确预测结冰翼型后失速流场空气... 详细信息

结冰安全性评估是民用飞机适航的重要工作内容。翼面结冰将引起机翼前缘外形及边界层状态变化,并诱导大范围分离,进而导致飞行器升力面性能急剧降低,甚至带来严重的飞行安全问题。针对常规方法难以有效准确预测结冰翼型后失速流场空气动力学特性的问题,发展了一种结合大规模并行计算和壁面模化大涡模拟(WMLES)的有效数值计算方法,成功用于双角冰结冰翼型GL305/944的后失速流场特性的数值模拟研究,取得了满意效果。数值模拟研究中,计算状态选取马赫数0.12,雷诺数3.5×106,攻角6°,对应了该翼型在风洞试验中后失速附近的流动状态。作为对比,同时给出雷诺平均Navier-Stokes(RANS)方法及改进的时间延迟脱体涡模拟(IDDES)方法的计算结果,并与试验结果进行了综合比较。结果表明,WMLES是一种适于计算大范围分离流动的有效方法,针对结冰翼型后失速流场的数值预测,可大幅提高预测精度;针对文中的GL305/944结冰翼型,WMLES能相对准确地预测总体气动力、压力平顶长度和压力恢复,以及角状冰引起的剪切层失稳,且预测的升力系数相对误差仅为0.47%,远小于RANS方法的-26.7%。

关键词：结冰翼型失速壁面模化大涡模拟并行计算飞行安全