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后向台阶超声速流动的动力混合rans/les模拟

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航空发动机 2007年第2期33卷 49-52,34页

作者：黄冉孙明波刘卫东国防科学技术大学湖南长沙410073

针对可压缩湍流流动,构建了1种动力混合rans/les模式。运用该模式模拟了超声速后向台阶流动,结果再现了二维后向台阶剪切层的拟序结构,计算得到了统计平均的压力分布,回流区长度与实验结果符合较好。与定系数的一般混合RNAS/les模拟结... 详细信息

针对可压缩湍流流动,构建了1种动力混合rans/les模式。运用该模式模拟了超声速后向台阶流动,结果再现了二维后向台阶剪切层的拟序结构,计算得到了统计平均的压力分布,回流区长度与实验结果符合较好。与定系数的一般混合RNAS/les模拟结果的对比表明,动力混合rans/les模式在对流场拟序结构的捕捉、流动时均压力分布方面表现较优。

关键词：混合rans/les 后向台阶超声速流动

二维凹槽超声速流动的混合rans/les模拟

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二维凹槽超声速流动的混合RANS/LES模拟

基于当地流动结构的rans/les混合模型

中国力学学会学术大会'2005

作者：孙明波梁剑寒金亮侯中喜王振国国防科技大学航天与材料工程学院

对二维凹槽的超声速流动进行混合rans/les模拟。采用五阶精度的WENO格式求解大尺度涡的控制方程,小尺度涡的作用采用Yoshizawa一方程亚格子模型与k-ωSST湍流模型相结合的混合模型进行模拟。模拟结果再现了二维凹槽剪切层的拟序结构,计... 详细信息

对二维凹槽的超声速流动进行混合rans/les模拟。采用五阶精度的WENO格式求解大尺度涡的控制方程,小尺度涡的作用采用Yoshizawa一方程亚格子模型与k-ωSST湍流模型相结合的混合模型进行模拟。模拟结果再现了二维凹槽剪切层的拟序结构,计算获得了不同时刻的流场图像,

关键词：凹槽超声速流动混合rans/les

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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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

基于DDES的透平端区湍流特性和损失机理研究

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工程热物理学报 2020年第8期41卷 1895-1902页

作者：卞修涛苏欣荣袁新清华大学热科学与动力工程教育部重点实验室北京100084

高负荷透平叶片端区存在多种涡系结构的相互作用和强的非定常特性,以致端区损失可占到叶片通道内总损失的三分之一。本文采用精细的混合rans/les方法,研究某高负荷透平动叶端区的湍流特性和损失机理。研究采用湍动能方程方法分析叶片端... 详细信息

高负荷透平叶片端区存在多种涡系结构的相互作用和强的非定常特性,以致端区损失可占到叶片通道内总损失的三分之一。本文采用精细的混合rans/les方法,研究某高负荷透平动叶端区的湍流特性和损失机理。研究采用湍动能方程方法分析叶片端区流场湍流脉动的主导因素,采用Lumley三角形方法分析叶片通道内不同位置处的湍流特性,应用基于热力学第二定律的熵生成率方法分析端区的损失机理。研究结果可为降低高负荷透平叶片端区损失提供理论指导。

关键词：高负荷透平混合rans/les 湍流特性损失机理

圆截面超声速燃烧室乙烯燃料喷注火焰结构和模式分析

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航空学报 2024年第11期45卷 133-145页

作者：汤涛于江飞黄玉辉汪洪波孙明波赵国焱熊大鹏王振国国防科技大学空天科学学院长沙410073 装备发展部项目管理中心北京100083

采用耦合了火焰面/进度变量模型的混合rans/les方法对高马赫数下的乙烯燃料圆截面超燃冲压发动机燃烧流场开展了数值研究,计算结果显示出与试验高度一致的燃烧结构和释热特征。在此基础上,分析结果表明:流场的混合过程由大尺度流动结构... 详细信息

采用耦合了火焰面/进度变量模型的混合rans/les方法对高马赫数下的乙烯燃料圆截面超燃冲压发动机燃烧流场开展了数值研究,计算结果显示出与试验高度一致的燃烧结构和释热特征。在此基础上,分析结果表明:流场的混合过程由大尺度流动结构主导,流道中心的激波系是促进涡量产生、燃料掺混以及下游反应区褶皱的直接原因。凹腔在此构型和工况中没有直接参与释热,而是起到了诱导激波产生从而促进混合和燃烧的作用。整体上,燃烧呈现时空多尺度特征,火焰在向下游传播的过程中逐渐向近平衡状态发展。超燃模态和扩散燃烧主导了整个反应区,并且大部分快反应区燃烧处于波纹板式火焰面模式。

关键词：超燃冲压发动机混合rans/les 火焰面模型超声速燃烧模式

超燃冲压发动机二维凹腔剪切层数值研究(英文)

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系统仿真学报 2008年第19期20卷 5305-5310页

作者：汪洪波孙明波吴海燕王振国国防科技大学航天与材料工程学院湖南长沙410073

数值研究了冷流及反应流情况下超燃冲压发动机二维凹腔剪切层的非定常特性。应用混合rans/les方法预报非定常流场,该模型很好地捕捉到了非定常大尺度结构并揭示了凹腔剪切层的演化。着重研究了凹腔上游横向喷流和燃烧放热对凹腔剪切层... 详细信息

数值研究了冷流及反应流情况下超燃冲压发动机二维凹腔剪切层的非定常特性。应用混合rans/les方法预报非定常流场,该模型很好地捕捉到了非定常大尺度结构并揭示了凹腔剪切层的演化。着重研究了凹腔上游横向喷流和燃烧放热对凹腔剪切层行为的影响。结果表明:凹腔上游横向喷流使凹腔剪切层增厚并上抬,同时减弱了剪切层与凹腔后壁的撞击,明显抑制了凹腔-剪切层自激振荡;燃烧发生后,凹腔剪切层进一步上抬,凹腔自激振荡大幅减弱,同时压力振荡转到相对较低的频率。

关键词：混合rans/les 凹腔剪切层非定常自激振荡

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面向工程湍流的高精度数值方法

航空学报 2023年第15期44卷 207-229页

作者：王圣业邓小刚董义道王东方蔡佳鸿国防科技大学空天科学学院长沙410073 军事科学院北京100083

高精度数值方法是计算流体力学理论研究中的热门和前沿,现今已逐渐走向工程实用。计算由rans(Reynolds-Average Naiver-Stokes)方程或混合rans/les(Large Eddy Simulation)方程主导的湍流流动是高精度数值方法实现工程应用所面临的一个... 详细信息

高精度数值方法是计算流体力学理论研究中的热门和前沿,现今已逐渐走向工程实用。计算由rans(Reynolds-Average Naiver-Stokes)方程或混合rans/les(Large Eddy Simulation)方程主导的湍流流动是高精度数值方法实现工程应用所面临的一个关键难题,包括数值稳定性、收敛效率、网格质量要求等方面均比单纯Navier-Stokes或Euler方程更为严峻。同时,航空航天、能源动力等领域对湍流分离、转捩、激波/湍流干扰、湍流燃烧等的准确模拟需求迫切,促使新的湍流模拟方法和模型不断涌现,对高精度数值方法的适应性、验证与确认,相关软件的兼容性等提出了挑战。基于此,对面向工程湍流的高精度数值方法发展情况进行了总结,重点包括适用于湍流方程的高精度空间离散格式和时间隐式保正格式、高精度方法框架下湍流模型的演化、工程求解面临的几何/网格问题、尺度分辨模拟时高精度格式与湍流方程的匹配及验证与确认方法,对其面临的挑战和未来发展方向进行了展望。

关键词：高精度数值方法湍流模拟 rans模型混合rans/les 计算流体力学

尺度解析模拟在液力偶合器、液力缓速器和液力变矩器中的应用（英文）

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Journal of Zhejiang University-Science A(Applied Physics & Engineering) 2018年第12期19卷 904-925页

作者： Chun-bao LIU Jing LI Wei-yang BU Zhi-xuan XU Dong XU Wen-xing MA School of Mechanical and Aerospace Engineering Jilin University State Key Laboratory of Automotive Simulation and Control Jilin University

目的:针对流体机械数值模拟过程中雷诺时均应力(rans)方法占据主导地位但预测精度较低且缺乏对流场信息准确描述的现状,提出应用尺度解析模拟(SRS)方法来改进性能的预测精度以及加深对流动结构的理解。创新点:1.利用SRS方法,降低rans湍... 详细信息

目的:针对流体机械数值模拟过程中雷诺时均应力(rans)方法占据主导地位但预测精度较低且缺乏对流场信息准确描述的现状,提出应用尺度解析模拟(SRS)方法来改进性能的预测精度以及加深对流动结构的理解。创新点:1.利用SRS方法,降低rans湍流模型的选择困难,实现性能精准预测;2.建立全流道网格计算模型,充分展现单流道间瞬时流动信息的差异。方法:1.通过较少的网格划分及周期计算,对具有简单循环圆和平面叶片的液力偶合器进行计算,并与试验数据进行对比,初步筛选出较为适合的湍流模型(图6),进而在模型更为复杂、流动更加多变的液力缓速器和液力变矩器性能预测中进行验证(图15和21);2.通过对复杂的瞬态流动现象的清晰捕捉,深入展示3种液力元件的内部流动机理(图9、10、16、17、22和23),并评估SRS方法相较rans方法在流动结构描述方面的先进性(图7和8)。结论:1.在液力偶合器、液力缓速器和液力变矩器等液力流体机械的计算流体动力学(CFD)模拟中,SRS方法可以提高性能预测精度并提供更为细致的流场信息;2. SRS方法中的混合rans/les(大涡模拟)模型在液力元件流场计算中的预测准确度、流场结构描述及计算成本等方面表现出色,尤其是BSLSBESDSL模型值得重点关注和发展;3.为了进一步验证SRS方法的实用性,可以在模拟中考虑工作介质物理属性的影响,细化网格并对气液两相流动及边界层流动进行详细计算。

关键词：尺度解析模拟混合rans/les 液力偶合器液力缓速器液力变矩器

一种基于冯卡门尺度的湍流模式在模拟稳态和非稳态流动问题中的应用

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工程力学 2014年第11期31卷 39-45,52页

作者：白俊强王晨张扬西北工业大学航空学院陕西西安710072

采用尺度自适应模型(SAS)对稳态和非稳态流动进行了数值仿真。SAS模型有效解决了传统脱体涡数值模拟(DES)方法在网格加密过程中引发的"附面层速度型偏离对数率"的问题;同时,SAS模型的尺度自解效应也赋予了该方法类les特征,可以在不出现... 详细信息

采用尺度自适应模型(SAS)对稳态和非稳态流动进行了数值仿真。SAS模型有效解决了传统脱体涡数值模拟(DES)方法在网格加密过程中引发的"附面层速度型偏离对数率"的问题;同时,SAS模型的尺度自解效应也赋予了该方法类les特征,可以在不出现非物理解的前提下有效地释放当地脉动。通过高雷诺数平板边界层模拟,SAS方法在附面层内模拟的速度型分布与理论值贴合得很好,说明该方法对于稳态流动的求解并未偏离rans模型;同时,在串联双圆柱算例中,SAS方法对于圆柱表面压力分布的预测精度高于其他稳态和非稳态模型,Q云图也显示出该方法的类les特征。算例结果证明了SAS方法有着一定的工程使用价值。

关键词：流体力学湍流稳定性混合rans/les 冯卡门尺度稳态和非稳态流动串联双圆柱流动

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