论文部分内容阅读
在较低雷诺数湍流的隐式大涡模拟中,高精度通量重构方法(Flux Reconstruction Method)已经取得了良好的结果。但随着雷诺数提高,计算代价变得不可接受,成为了限制这类高精度方法应用的瓶颈。究其原因,主要是壁面附近需要解析到尺度很小的湍流脉动,导致网格密度要求过高。针对这一问题,本文提出了一种用于高精度方法隐式大涡模拟的新型壁面模型。在壁面附近,新模型采用简化的代数型Spalart-Allmaras湍流模型提供涡粘系数,模化大部分湍流脉动信息;而在远离壁面的部分,则回归到隐式大涡模拟方法。本文采用三组测试算例验证隐式大涡模拟以及新型壁面模型的可靠性。首先,只采用隐式大涡模拟计算了雷诺数3900的圆柱绕流。这一算例的附体边界层部分是完全层流,仅在分离后的尾迹区转捩成湍流。结果表明,基于高精度通量重构方法的隐式大涡模拟可以获得和实验结果符合良好的计算结果,进一步验证了通量重构方法对于隐式大涡模拟的适用性。其次,将新型壁面模型应用到槽道湍流的隐式大涡模拟中,计算了不同雷诺数、不同网格密度下的多个工况。相比于不采用模型的隐式大涡模拟,新型壁面模型可以显著改善壁面附近的速度型分布,并且对于雷诺数和网格密度的依赖不明显。最后,将新型壁面模型推广到周期山算例中,计算了两个不同雷诺数下的工况。结果表明,尽管新型壁面模型本身未考虑压力梯度效应,但相对于不采用模型的隐式大涡模拟,仍能获得更好的计算结果。全文内容安排如下:第一部分简要综述高精度计算流体力学方法和大涡模拟的研究历史;第二部分简单回顾通量重构方法;第三部分介绍新型壁面模型;第四部分对其进行算例验证,最后第五部分进行总结。