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雷诺应力与涡黏性模型的分离流预测对比分析

航空学报 2023年第11期44卷 60-72页

作者：赵雅甜邵志远阎超向星皓中南大学交通运输工程学院长沙410083 北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100191 中国空气动力研究与发展中心绵阳621000

现代飞行器设计对流动分离的准确预测需求愈发迫切,但使用广泛的涡黏性模型预测结果却不尽如人意。雷诺应力模型凭借其扎实的理论基础有可能获得可信度更高的结果,但其性能优势仍需进一步评估与发掘。选取了SST模型、Stress-BSL(Baseli... 详细信息

现代飞行器设计对流动分离的准确预测需求愈发迫切,但使用广泛的涡黏性模型预测结果却不尽如人意。雷诺应力模型凭借其扎实的理论基础有可能获得可信度更高的结果,但其性能优势仍需进一步评估与发掘。选取了SST模型、Stress-BSL(Baseline)模型分别作为涡黏性和雷诺应力模型的代表,对二维驼峰、二维跨声速凸块、跨声速三维ONERA M6机翼等算例进行了数值仿真。结果表明,相较于实验值,2种模型的预测结果均出现流动分离点提前,再附点滞后的现象,但Stress-BSL模型的预测误差更小,表现出了强逆压梯度下预测分离流动的优势。通过分析发现,2种模型对雷诺应力的低估导致了分离区较大。具体表现为SST模型引入的Bradshaw假设限制了湍动能的生成,使得模型计算的涡黏性系数偏小,强逆压梯度下低估边界层雷诺应力,导致流动分离提前。而分离区上缘处的雷诺应力预测偏小则被认为是流动再附滞后的主要原因。对于雷诺应力模型,误差主要来源于雷诺应力输运方程再分配项的模化不准。最后,针对上述原因,对SST模型关键封闭参数进行了重新标定,并进行了初步验证,结果表明修改后的模型预测表现好于原模型结果。

关键词：雷诺应力模型涡黏性模型雷诺应力分离流动激波诱导分离

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双向涡数值模拟雷诺应力各向异性研究与分析

固体火箭技术 2015年第5期38卷 640-645,652页

作者：党进锋郜冶刘加宁哈尔滨工程大学航天与建筑工程学院哈尔滨150001

以实验数据和理论结果作为参考,探讨基于布茨涅克各向同性假设的RNG k-ε模型、SST模型和各向异性RSM湍流模型在双向涡流数值计算中的适用性,并对不同入射速度下的双向涡流结构进行了比较分析。计算结果表明,基于布茨涅克各向同性假设的... 详细信息

以实验数据和理论结果作为参考,探讨基于布茨涅克各向同性假设的RNG k-ε模型、SST模型和各向异性RSM湍流模型在双向涡流数值计算中的适用性,并对不同入射速度下的双向涡流结构进行了比较分析。计算结果表明,基于布茨涅克各向同性假设的RNG模型与SST模型在不同入射速度下均无法得到内部受迫涡、外部自由涡的双向涡流结构,而RSM模型则可以准确得到双向涡流结构。内、外涡分界面处雷诺正应力各向异性特征显著,且随入射速度的提高而增强,最大差值达到了198%,轴线附近流场雷诺正应力各向异性特征相对较弱,但是最大差值依然达到46%,因此基于布茨涅克各向同性假设的湍流模型不适用于涡流冷壁发动机数值模拟研究。

关键词：双向涡流涡流冷壁发动机雷诺应力各向异性

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吹吸扰动控制猝发过程中雷诺应力的实验

航空动力学报 2013年第8期28卷 1808-1817页

作者：刘薇姜楠谷润平中国民航大学空中交通管理学院天津300300 天津市空管运行规划与安全技术重点实验室天津300300 天津大学机械工程学院力学系天津300072 天津市现代工程力学重点实验室天津300072

采用热线测速技术和双丝边界层热线探针,在风洞中以高于对应最小湍流时间尺度的分辨率,精细测量了平板湍流边界层施加不同频率周期性质量引射前后,不同流向和法向位置的瞬时流向、法向和展向速度分量的时间序列信号.采用流向脉动速度局... 详细信息

采用热线测速技术和双丝边界层热线探针,在风洞中以高于对应最小湍流时间尺度的分辨率,精细测量了平板湍流边界层施加不同频率周期性质量引射前后,不同流向和法向位置的瞬时流向、法向和展向速度分量的时间序列信号.采用流向脉动速度局部平均结构函数模极大值法检测了壁湍流猝发过程中拟序结构不同速度分量和雷诺应力分量的条件相位平均波形.发现在扰动源下游一定范围内,摩擦因数和雷诺应力幅值有所减小,扰动改变了法向或展向脉动速度与流向脉动速度的条件相位平均波形的相位差,使其保持在π/2的奇数倍左右,此时雷诺应力几乎为0,改变了湍流边界层原有雷诺应力的产生和扩散输运机制,抑制了湍流雷诺应力的产生和输运.

关键词：壁湍流吹吸扰动猝发雷诺应力相位差

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旋转矩形通道内湍流雷诺应力分析

西安交通大学学报 2009年第7期43卷 6-10页

作者：马良栋李增耀陶文铨西安交通大学能源与动力工程学院西安710049 大连理工大学土木水利学院辽宁大连116024

采用直接数值模拟方法对旋转矩形通道内的湍流流动和换热进行了研究.非稳态N-S方程的空间离散采用二阶中心差分法,时间推进采用二阶显式Adams-Bashforth格式.通过分析近壁湍流雷诺应力输运方程各项的分布以及比较壁面附近湍流生成和耗... 详细信息

采用直接数值模拟方法对旋转矩形通道内的湍流流动和换热进行了研究.非稳态N-S方程的空间离散采用二阶中心差分法,时间推进采用二阶显式Adams-Bashforth格式.通过分析近壁湍流雷诺应力输运方程各项的分布以及比较壁面附近湍流生成和耗散强度,讨论了科氏力对湍流脉动的影响.结果表明:系统旋转效应增强了压力面附近的湍流生成、黏性耗散、黏性扩散、湍流扩散及压力应变相关项和压力速度扩散项,而在吸力面附近,雷诺应力输运方程中各项因旋转而受到强烈抑制.

关键词：旋转湍流雷诺应力直接数值模拟

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展向行波电磁力控制下的槽道湍流雷诺应力

哈尔滨工业大学学报 2015年第10期47卷 88-93页

作者：洪延姬吴文堂范宝春激光推进及其应用国家重点实验室(装备学院) 北京101416 瞬态物理国家重点实验室(南京理工大学) 南京210094

为研究槽道湍流的电磁力减阻控制问题,采用直接数值模拟(DNS)方法对槽道湍流的展向行波电磁力控制问题进行数值研究.讨论了由展向行波诱导的诱导流场对槽道湍流流场的调制过程,分析了控制前后雷诺应力离散点分布、平均雷诺应力分布以及... 详细信息

为研究槽道湍流的电磁力减阻控制问题,采用直接数值模拟(DNS)方法对槽道湍流的展向行波电磁力控制问题进行数值研究.讨论了由展向行波诱导的诱导流场对槽道湍流流场的调制过程,分析了控制前后雷诺应力离散点分布、平均雷诺应力分布以及雷诺应力波谱分布的规律.研究表明,在合适参数条件控制下,展向行波电磁力的控制不仅使近壁条带结构基本消失,形成加宽的低速条带,而且能使控制后的流场中涡结构几乎消失,而仅剩下由展向行波电磁力诱导产生的带状负涡结构,同时展向行波电磁力在一定程度上抑制了湍流的脉动,减小了雷诺应力,最终使壁面阻力下降.

关键词：槽道湍流直接数值模拟展向行波电磁力雷诺应力

轴流风机中雷诺应力与应变滞后涡黏模型的PIV实验

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航空动力学报 2011年第10期26卷 2323-2329页

作者：贾永霞姜楠天津大学机械工程学院力学系天津300072

采用粒子成像测速(PIV)技术,精细测量了低速轴流风机内部叶片60%跨度处压力面与吸力面的切向和轴向速度,以及风机出口径向平面的切向和径向速度,基于叶片的周缘速度和叶片弦长的雷诺数为370000.应用周期相位平均技术分析雷诺剪切应力与... 详细信息

采用粒子成像测速(PIV)技术,精细测量了低速轴流风机内部叶片60%跨度处压力面与吸力面的切向和轴向速度,以及风机出口径向平面的切向和径向速度,基于叶片的周缘速度和叶片弦长的雷诺数为370000.应用周期相位平均技术分析雷诺剪切应力与平均速度剪切应变的时空演化过程,并应用互相关技术研究了两者之间的相位关系.结果表明雷诺剪切应力与平均速度剪切应变的极值发生在不同时空相位,存在相位滞后.这一现象广泛存在于三维非平衡复杂湍流中,显然,工业领域广泛应用的线性k-ε模型具有一定的缺陷,应考虑雷诺应力张量与平均速度应变张量之间的时空滞后现象,从而得到符合物理规律的计算结果.因此,雷诺应力张量与平均速度应变张量滞后的涡黏模型将成为一个很有发展前景的封闭模型,来更加精准地预测工业领域中广泛存在的非平衡复杂湍流.

关键词：轴流风机叶片雷诺应力速度应变滞后涡黏模型

不同导叶预旋角下离心压缩机径向间隙区雷诺应力的测量

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西安交通大学学报 2012年第4期46卷 125-131页

作者：姜华席光西安科技大学能源学院西安710054 西安交通大学能源与动力工程学院西安710049

使用X热膜技术,研究了离心压缩机设计流量下3个不同进口导叶预旋角对径向间隙区雷诺应力的影响.结果表明:进口导叶为-20°时,径向间隙区的湍流强度和雷诺应力最大,0°预旋角其次,20°预旋角最小;湍动能大的区域,相应的雷诺剪应力也较大.... 详细信息

使用X热膜技术,研究了离心压缩机设计流量下3个不同进口导叶预旋角对径向间隙区雷诺应力的影响.结果表明:进口导叶为-20°时,径向间隙区的湍流强度和雷诺应力最大,0°预旋角其次,20°预旋角最小;湍动能大的区域,相应的雷诺剪应力也较大.在3个预旋角下,10%和50%叶高处的时间平均径向雷诺应力均明显大于切向雷诺应力,显示出明显的流动各向异性,叶轮出口处的时间平均径向雷诺应力为切向雷诺应力的1.5倍以上,但在扩压器进口处减少到1.25倍左右;90%叶高处的时间平均径向雷诺应力和切向雷诺应力值相差不到10%,流动更接近各向同性.0°预旋角下流动的各向异性最强.研究显示,需要更好的湍流模型来预测流动中复杂的混合过程.

关键词：离心压缩机 X热膜雷诺应力湍流强度

中等Reynolds数线性剪切泡状流的液相雷诺应力

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化工学报 2004年第11期55卷 1889-1893页

作者：许兆峰罗锐杨献勇清华大学热能工程系北京100084

Analytical investigation of liquid Reynolds stress in shear bubbly flow with intermediate Reynolds numbers is *** this paper, the velocity field around a sphere bubble in linear shear liquid is assumed to be the linear superposition of the velocity field of uniform liquid passing a sphere bubble and the linear shear velocity *** formula of shear liquid Reynolds stress was derived by averaging the velocity field in the cell-ensemble averaging method, and the formula was corrected under conditions of intermediate Reynolds *** formula was compared with that of Sato, and the predicted results of local liquid velocity of the fully developed upward bubbly flow in pipes were compared with the experimental *** results show that the formula is valid and accurate in prediction.

关键词：雷诺应力剪切泡状流中等Reynolds数单元系综平均

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雷诺应力代数模型在紊流场计算中的应用

水力发电学报 1990年第4期9卷 47-57页

作者：杨永全郭勇成都科学技术大学

本文应用雷诺应力代数模型计算了几例流线弯曲效应明显的紊流流场,计算结果表明,雷诺应力代数模型能反映紊流的各向异性,较好地预测复杂流场的紊动特性,是具有良好应用前景的紊流模型。

关键词：湍流流场计算雷诺应力代数模型