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受曲率和旋转影响的湍流场是离心泵、风机等旋转机械中的典型流动,流道弯曲产生的曲率效应和系统旋转引起的旋转效应使流动受离心力和科氏力的作用,导致流动的不稳定性增加、瞬态特征明显。RANS/LES混合模型折中考虑计算精度和工程应用效率,被称为大涡模拟方法（Large eddy simulation,LES）广泛应用前的替代模型,是目前工程中极具潜力的湍流精细模拟方法。但由于雷诺时均模拟（Reynolds averaged Navier-Stokes,RANS）的控制方程构建基于瞬时速度的时间平均和湍流粘度的线性假设,且目前常用混合模型中的LES亚格子模型同样基于小涡的各向同性假设,RANS/LES混合模型难以准确模拟有离心力和科氏力作用的湍流场。此外,RANS/LES切换函数是RANS/LES混合模型的核心函数,它决定RANS和LES两种模型的切换模式,影响整体的模拟精度,然而目前对RANS/LES切换函数的研究并不充分。因此,研究RANS/LES混合模型的切换函数,针对有曲率和旋转作用的湍流场,发展考虑曲率效应和旋转效应的RANS/LES混合模型具有重要的学术及工程意义。本文采用理论研究、数值计算和试验验证相结合的方法,对RANS/LES混合模型展开研究,分别从RANS/LES切换函数和曲率旋转两方面对RANS/LES混合模型进行改进,提出了一种新的适用于有曲率和旋转作用流场的RANS/LES混合模型—CRQM-DES。改进模型的验证在两个经典曲率和旋转作用算例—弯曲管道和旋转直通道中完成,最终基于“天河二号”超算平台将该模型应用到离心泵模拟中。本文主要工作及创新性成果有:1.系统总结了有曲率和旋转作用湍流场的数值研究现状,分析了RANS/LES混合模型的研究及应用现状,确定了将RANS/LES混合模型应用到有曲率和旋转作用湍流场的改进思路。2.阐述两类RANS/LES混合模型的基本理论,重点推导并总结基于两方程SST k-ω的RANS/LES混合模型的构造方法。在此基础上,研究90°弯管及旋转直通道内流,并基于实验结果综合评价两类混合模型的模拟效果。结果表明,DES类混合模型更适合模拟有曲率和旋转作用的流场。3.DES类混合模型RANS/LES切换函数中的滤波网格尺度?延用LES的定义方法,而DES边界层网格则是与LES各向同性网格有较大区别的各向异性网格。本文针对DES边界层网格各向异性的特点,提出新的DES类模型滤波网格尺度定义方法。研究DES边界层网格对DES模型工作模式的影响,得出典型DES边界层网格三向网格尺寸的长宽比特点;分析现有用单向网格尺寸定义的滤波网格尺度对DES模拟的不利影响,提出三种综合考虑三向网格尺寸的新滤波尺度:?AM、?GM和?QM。基于OpenFOAM开源平台实现改进方案的程序化。结果表明,采用滤波网格尺度?QM的QM-DES模拟结果最为准确。4.针对DES类模型不能准确模拟曲率旋转流场中各向异性湍流特征的固有缺陷,首次将Spalart-Shur曲率修正法和附加旋转项法应用于DES类模型,得到CRQM-DES模型。在此过程中,转化原始改进项并将之移植到QM-DES模型控制方程中。结果表明,本文的曲率旋转改进能提高对离心力和科氏力作用湍流场的模拟精度。随后应用CRQM-DES研究四种曲率的弯管流动及五种旋转数下的旋转直通道流动,分别得到曲率和旋转数对内流的影响规律。5.基于“天河二号”超算平台的多节点并行计算,应用CRQM-DES模型研究了一台比转速为66.7的离心泵的内流规律,分析了叶轮流道不同流向截面上的流动结构、压力和速度分布的变化,最终得到曲率和旋转对叶轮流向截面流动的影响规律。