【摘 要】
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约束大涡模拟方法(CLES)是一种模拟壁湍流的数值模拟方法。CLES方法把流场分为近壁区和远壁区,在远壁区使用传统的亚网格应力模型,在近壁区采用带雷诺应力约束的亚网格应力模型。本文将CLES方法结合湍流入口生成技术模拟了可压缩平板湍流边界层问题,以自然发展的直接数值模拟(ND-DNS)的结果为参照,同传统的大涡数值模拟(LES),分离涡数值模拟(DES)的结果对比。结果表明,与传统的LES方法以及
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约束大涡模拟方法(CLES)是一种模拟壁湍流的数值模拟方法。CLES方法把流场分为近壁区和远壁区,在远壁区使用传统的亚网格应力模型,在近壁区采用带雷诺应力约束的亚网格应力模型。本文将CLES方法结合湍流入口生成技术模拟了可压缩平板湍流边界层问题,以自然发展的直接数值模拟(ND-DNS)的结果为参照,同传统的大涡数值模拟(LES),分离涡数值模拟(DES)的结果对比。结果表明,与传统的LES方法以及DES方法相比,CLES方法能够得到更加准确的摩擦阻力系数以及流向平均速度的速度型。此外,其得到的温度及总温沿法向的分布也更加符合ND-DNS的结果,并且CLES方法与DES方法相比能够捕捉到更多的小尺度脉动,说明CLES方法在壁湍流的边界层模拟中能够表现出非常优越的性能。本文用自然发展的直接数值模拟方法,基于Helmholtz分解原理研究了激波/湍流边界层相互作用对流场可压缩性的影响。在激波/湍流边界层相互作用区域,雷诺应力的胀压分量以及胀量脉动的均方根突然增加,流场的湍动能、速度脉动量的胀压分量也明显增加,流向和法向速度脉动量的胀压分量表现出更强的负相关性。在激波/湍流边界层干扰区域附近,湍动能生成项的峰值出现在离壁面更远的区域。在激波与边界层的交界面附近,生成项和输运项的胀压分量都突然增加。这些结果说明了激波/湍流边界层干扰区域的交界面流场的可压缩性更强,这为其它模拟方法在激波/湍流边界层相互干扰问题中的应用和改进提供了理论依据。
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