【摘 要】
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直接数值模拟小钝度球锥(半锥度5°)在来流马赫数等于6,来流温度等于79K(壁面温度等于3.72倍来流温度),雷诺数等于10000(以头半径为特征长度),攻角分别等于1°,3°,5°,1 0°这4种情况时边界层空间演化特征,得到了不同攻角时详细的边界层转捩位置,以及充分发展的湍流数据库,给出了可视化的流动形态,得到了大攻角时边界层对称分离流的数值模拟结果并给出了其变化的攻角效应;利用LST,线性P
【机 构】
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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;北方名族大学,信息与计算科学学院,银川750021
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直接数值模拟小钝度球锥(半锥度5°)在来流马赫数等于6,来流温度等于79K(壁面温度等于3.72倍来流温度),雷诺数等于10000(以头半径为特征长度),攻角分别等于1°,3°,5°,1 0°这4种情况时边界层空间演化特征,得到了不同攻角时详细的边界层转捩位置,以及充分发展的湍流数据库,给出了可视化的流动形态,得到了大攻角时边界层对称分离流的数值模拟结果并给出了其变化的攻角效应;利用LST,线性PSE和非线性PSE方法分析了不同攻角时的边界层稳定性特征,给出了最不稳定性模特的演化规律,检验了breakdown时的强非线性作用,并分析了锥面边界层转捩的非线性分布随攻角的变化特征.
其他文献
依据多个工况(来流马赫数和折角)的压缩拐角的直接数值模拟,在结构系综动力学思想的指导下开展了速度平均场定量理论的建构.为定量研究压缩拐角流动中的统计平均量和构建复杂流动的工程RANS模型奠定了基础.
采用直接数值模拟方法对壁面法向旋转槽道内黏弹性流体湍流特性进行研究.根据数值模拟结果,分析流动摩擦阻力系数相关项及雷诺应力输运方程,讨论旋转对黏弹性流体槽道湍流减阻效果及流体流动状态的影响.
在湍流模型研究方面,根据Roy和Celic等的研究结果,采用WCNS-E-5格式对综合性能表现较优的SA一方程模型和SST两方程模型进行了评估.还利用WCNS-E-5格式对文献中常见的可压缩修正方案进行了评估,考虑了密度梯度修正,压力膨胀修正和湍流马赫数修正等方法,初步了解这些可压缩性修正的影响特性.
基于Reτ=1000的槽道湍流直接数值模拟的结果,对雷诺应力输运进行了分尺度分析.首先计算了流场平均量,大小尺度的脉动能量和脉动涡量等基本统计量,分析并验证了已有的一些结论.详细讨论了分尺度雷诺应力输运方程中的各项,给出了大小尺度各自的运动对于雷诺应力输运过程的贡献,结合瞬时流场相干结构的分析,研究了大小尺度相干结构的相互作用机理.
首先利用最小槽道湍流的直接数值模拟,再现了流向涡产生条带,条带失稳产生流向的准周期过程.利用DMD方法对这种准周期过程进行了分析,得到了反映特征结构发展的频率和增长率的特征谱.通过对最不稳定模态和最占优模态的分析进一步揭示了湍流发展的相关物理机制,最不稳定的模态所对应的流动结构为离壁面较远的小尺度结构,由较强的涡结构产生;而流场中最占优的模态为近壁面的较大尺度的向流向倾斜的剪切层结构,并且发现利用
对同心圆筒间由轴向定压力梯度驱动的湍流流动进行了直接数值模拟,研究了内同周向周期性振动产生的减阻效果和减阻机理.数值方法在轴向和周向采用Fourier-Galerkin法,径向采用Chebyshev配置点法,计算的雷诺数.内筒壁面的周向速度以正弦函数的形式随时间变化,分别研究了无量纲振动周期T=0.1,0.5,1,2,…,10的情况下,近壁湍流的结构特性及减阻效果.对不同振动周期下雷诺切应力,能谱
考虑变比热,对来流马赫数分别为6,8和10的高超音速零攻角钝锥边界层进行稳定性分析和转捩位置预测.提出了适合的直接数值模拟计算方法,对不同来流马赫数,不同壁面条件的钝锥边界层进行了稳定性分析;在预测转捩位置时采用改进的e-N方法,并将所得的结果与比热为常值的进行了比较,发现对高超音速边界层进行稳定性分析和转捩位置预测时,变比热的影响不容忽视.
对一个高雷诺数衰减湍流中4个不同的流向位置进行了雷诺切应力分量的多尺度分析研究.流向和垂向速度由二维热线风速仪测得,采样频率为40 kHz,每次测量时间为30秒,每个位置测量30次.为了计算局部(短时间平均)雷诺应力,引入了两种方法来得到局部脉动速度.
湍流燃烧中,亚格子内守恒标量混合深刻影响化学反应速率,函数常被用来描述亚格子守恒标量的FDF,进而求解化学反应速率和化学反应组分质量分数.然而,在亚格子方差较大的情况下,亚格子标量混合具有二元混合的特性,函数在形态上与亚格子标量的FDF无法弥合.
通过谱方法的直接数值模拟(DNS)计算研究了高Deborah数(De=50)下高聚物弹性效应诱导的湍状Taylor-Couettle (TC)流动问题.计算结果表明,当Re=250和200时,黏弹性流体TC流动湍化剧烈,显示出了类似于经典惯性湍流的基本特征,包括具有高度随机性和无序性的时空流场结构,以及具有指数衰减区域的速度连续宽谱分布.