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平壁湍流边界层拟序结构的大涡模拟

梁旭  
【摘要】: 本文采用大涡模拟方法在并行计算平台上对平壁流动进行了数值模拟。 并行计算平台是由WINDOWS NT系统下的PC机集群网络组成,网络拓扑结构采用星型拓扑结构,采用通用的消息传递环境MPI作为网络计算的并行支撑环境。并行平台搭建成功后对其进行了性能测试,结果表明对不同复杂程度的问题,计算效率均有所提高。 采用计算流体力学软件CFD ACE(U),在二维情况下应用不同的进口边界条件、亚格子模型和来流湍流度对平壁流动进行大涡模拟,并将模拟结果与已有的实验结果进行对比,分析比较了这些因素对流动边界层发展的影响。 亚格子模型采用Germano动力模型模拟,数值差分格式采用具有二阶精度的中心差分格式对平壁流动进行三维大涡模拟,模拟结果通过与实验结果的比较得到验证。模拟结果给出了平壁流动的瞬态发展过程以及流动中拟序结构的发展演变过程,成功地模拟了平壁边界层发展中的各种瞬态细节过程,如低速条带的产生、上举过程,马蹄形涡的拉伸变形、破裂过程。同时对拟序结构中展向涡结构的生成进行详细分析。


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