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力学学报 2010年第1期42卷 8-14页

作者：肖红林罗纪生天津大学力学系天津300072 中国汽车技术研究中心天津300162

采用大涡模拟方法,模拟了槽道湍流,得到了不同雷诺数下槽道湍流的结果.在此基础上,研究了平均速度、雷诺应力、脉动动能和脉动速度均方根的分布;讨论了平均速度的壁面律问题;给出了雷诺应力、脉动动能和脉动速度均方根随雷诺数的变化规... 详细信息

采用大涡模拟方法,模拟了槽道湍流,得到了不同雷诺数下槽道湍流的结果.在此基础上,研究了平均速度、雷诺应力、脉动动能和脉动速度均方根的分布;讨论了平均速度的壁面律问题;给出了雷诺应力、脉动动能和脉动速度均方根随雷诺数的变化规律,其中雷诺应力、脉动动能给出了定量公式.

关键词：近壁湍流大涡模拟平均速度雷诺应力脉动动能脉动速度均方根

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翼型RAE2822及ONERA M6三维翼数值研究

翼型RAE2822及ONERA M6三维翼数值研究

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作者：苗业新北方民族大学

学位级别：硕士

本文采用隐式大涡模拟方法对高雷诺数翼型RAE2822和ONERA M6三维翼进行了多工况,大规模,高精度数值模拟,对模拟结果进行了详细对比与分析.主要内容如下:(1)对来流马赫数0.729,基于弦长的雷诺数6.5×10,攻角为2.31的超临界翼型RAE2822进... 详细信息

本文采用隐式大涡模拟方法对高雷诺数翼型RAE2822和ONERA M6三维翼进行了多工况,大规模,高精度数值模拟,对模拟结果进行了详细对比与分析.主要内容如下:(1)对来流马赫数0.729,基于弦长的雷诺数6.5×10,攻角为2.31的超临界翼型RAE2822进行了隐式大涡模拟.通过压力系数及摩擦阻力系数的网格收敛性测试及压力系数/摩擦阻力系数与实验结果的对比对数值模拟的结果进行了验证.并对翼型上表面的激波-湍流边界层干扰进行了研究,对湍流的统计特征以及激波附近的拟序涡结构进行了分析.主要分析了干扰过程中脉动速度的均方根,雷诺应力,湍动能的生成、耗散及分配机制.结果表明,激波的出现对于速度脉动和雷诺应力的幅值及峰值位置有显著的影响,而且干扰过程中产生了大量湍动能,并且湍动能的主要耗散区仍在近壁,湍动能的分配机制并非生成-耗散相互平衡,而是一种更为复杂的平衡关系.(2)对来流马赫数0.8395,基于弦长的雷诺数1.172×10,攻角3.06的三维ONERA M6机翼进行了隐式大涡模拟,计算结果清晰地展现了尾端的激波和边界层内丰富的湍流结构.并且大概在40%弦长以前,边界层由大尺度的涡结构组成,可以看到大量的马蹄涡,向下游顺着流向发展,这些涡逐渐抬头,并被拉伸,进而发生破碎,形成大量的小尺度结构,进入湍流状态,这一变化过程具有典型的湍流发生机理,具有典型的TS波演化特征.本研究对于我国大型飞行器机翼设计具有一定的参考价值.同时隐式大涡模拟方法可以得到很多湍流的脉动信息,能够捕捉到RANS方法所无能为力的许多非稳态,非平衡过程中出现的大尺度效应和拟序涡结构,这可以为流动机理的研究做出贡献,并且能指导RANS方法的改进.

关键词：翼型激波脉动速度均方根湍动能涡结构

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利用高频PIV探索风力机近尾迹流场湍流特征的实验研究

利用高频PIV探索风力机近尾迹流场湍流特征的实验研究

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作者：宋扬内蒙古工业大学

学位级别：硕士

风力机运行时，在近尾迹区流场会产生及其复杂的湍流结构，流动阻力及气动噪声等有害因素便随之产生，因此风力机近尾迹流场湍流特征的研究工作亟待开展。普通的低频PIV难以满足通过极高的采样频率以捕捉流场变化细节及探究复杂的湍流... 详细信息

风力机运行时，在近尾迹区流场会产生及其复杂的湍流结构，流动阻力及气动噪声等有害因素便随之产生，因此风力机近尾迹流场湍流特征的研究工作亟待开展。普通的低频PIV难以满足通过极高的采样频率以捕捉流场变化细节及探究复杂的湍流结构的实验要求，故本文利用高频PIV技术进行风力机尾迹流场测试，以初步探索其湍流特征。在风洞闭口试验段，以风轮直径为292mm的三叶片水平轴风力机为实验对象，分别以1000Hz和2000Hz的采样频率对其近尾迹区（约1.3倍风轮半径内）的上半部分流场进行采样，获得了不同工况时的连续瞬时速度场及涡量场信息。基于连续的涡量场云图，获得了流场中叶尖涡以及中心涡随方位角增加的变化趋势;此外还重建了风力机的三维尾迹流场以展示叶尖涡等涡结构呈螺旋运动向尾迹下游发展的现象。然后对瞬时速度场进行相应的计算，得到平均速度、平均涡量、脉动速度均方根、雷诺应力、湍流动能、空间相关系数等与流场湍流特征相关的参量信息并且加以量化分析。分析发现：同一工况下，随着径向位置的增大平均速度逐渐增大，在经过中心涡影响范围时平均速度增幅最大，在叶尖涡影响范围内次之;随着轴向位置的增大平均速度逐渐减小，在中心涡区域平均速度减小幅度最大，在叶尖涡区域平均速度减小幅度很微弱。在叶尖涡涡核运动轨迹处，轴向速度脉动最微弱，而径向速度脉动最强烈。从整体上看，湍流特征明显的区域主要集中于中心涡和叶尖涡区域，脉动速度均方根、雷诺应力、湍流动能都相对最大，但叶尖涡区域次于中心涡区域;而在叶尖涡区域内，毗邻叶尖处存在类圆形区域，不同来流风速时，直径大小范围约为0.08-0.17倍风轮半径，与同一工况下其他区域相比，此区域速度脉动最为强烈，湍流特征最为明显。轴向空间相关系数与径向空间相关系数云图的叶尖涡和中心涡区域存在正负相关带沿着轴向交替出现的规律，说明风力机近尾迹流场中存在许多相干结构（拟序结构）;并且发现由轴向空间相关系数获得的拟合曲线与叶尖涡涡核中心向尾迹下游的运动轨迹基本相似，可用此曲线对叶尖涡的总体运动趋势进行估测。经过以上工作，本文达到了探索风力机近尾迹流场湍流特征的目的，对其中的流动细节及湍流特点有了较深的认识，发觉了日后研究工作的侧重点，为更深层次的风力机近尾迹湍流研究积累了经验。

关键词：水平轴风力机近尾迹流场高频PIV 湍流特征脉动速度均方根

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