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常用湍流模型适用性分析及翼型VOF数值模拟

汪礼  
【摘要】: 随着计算机能力的提高,湍流的数值模拟在工程设计中的应用,越来越广泛,而选择合适的湍流模型在数值计算中是非常重要的。同时,带自由液面的流动问题的广泛存在也使得对带自由液面的流动问题的数值模拟的研究有着巨大的工程意义。 本文由常用湍流模型适用性分析和NACA 0024翼型带自由液面流动的数值计算两部分构成。首先对湍流模式理论的发展进行了回顾,对各种湍流模型以及湍流数值计算方法进行了系统的描述,同时对几种在湍流数值模拟中常用的湍流模型:标准k -ε湍流模型,RNG k -ε湍流模型,低雷诺数k -ε湍流模型,标准k -ω湍流模型以及大涡模拟方法(LES)进行总结和分析,给出了他们各自的适用范围及使用注意事项。此后,采用低雷诺数k -ε湍流模型和标准k -ω湍流模型对冲击射流进行了数值模拟,计算结果同美国Minnesota大学的实验结果吻合良好。 然后采用有限体积数值方法(FVM)结合VOF法以及PLIC界面重构法对NACA 0024翼型在不同傅汝德数条件下的带自由液面的流动进行了数值计算,分别从从自由液面边界层分离以及翼型兴波情况两方面同美国IOWA大学IIHR-Hydroscience Engineering的实验结果进行比较分析,取得了满意的结果,为对将来复杂的带自由液面流动问题的数值模拟打下基础。


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