收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

低雷诺数条件下可压缩槽道湍流的大涡模拟

朱凤琦  
【摘要】:可压缩湍流的研究是流体力学领域的难点问题之一。随着计算流体力学技术的快速发展,计算机存储容量的增大、运算速度的提高,以及大规模并行计算技术的广泛使用,大涡模拟作为具有通用性强、运算时间短的高精度数值模拟方法之一,在复杂可压缩流动的机理研究中发挥着越来越重要的作用,并且有广泛的应用前景。 本文首先回顾了大涡模拟方法的发展历史,分析了大涡模拟方法的研究现状和应用特点,总结了大涡模拟的基本原理,推导了在工程实际中有着更为广阔应用背景的可压缩大涡模拟控制方程。 然后本文在已有大涡模拟程序的基础上,编写了新的适用于研究可压缩湍流的大涡模拟程序。所编写的大涡模拟程序的控制方程为可压缩的Navier-Stokes方程组,分别引入经典的Smagorinsky模型和动力涡粘模型两种亚格子应力模型对控制方程进行封闭;流场计算域通过结构化网格进行划分,在边界层处进行局部加密;程序通过有限体积法分别对大涡模拟控制方程组的空间项和时间项进行离散,对流项的离散格式为四阶中心格式,粘性项的离散格式二阶中心格式,时间推进为三阶三步的显式Runge-Kutta方法,并根据计算需要设置了不同类型的边界条件。程序对真实物理环境有较强的模拟能力。 最后,本文选择充分发展的槽道湍流为校验算例,分析了可压缩槽道湍流的基本原理及其特点并对低雷诺数条件下可压缩槽道湍流进行数值模拟。将LES模拟得出的平均量、脉动量、高阶统计量等与DNS的结果对比可得,大涡模拟程序用了较少的网格点进行数值模拟,流动变量曲线与DNS模拟结果吻合良好,证明了程序的可靠性与适用性。此外,通过大涡模拟程序分析了低雷诺数条件下局部障碍物绕流的问题。以下壁面存在弧形凸起的可压缩槽道湍流为研究对象,对比分析了不同高度的弧形凸起对可压缩湍流流动的影响,研究了弧形凸起后侧近壁区域的流场特性。弧形凸起后侧形成回流区、剪切层区和再附着区,随着弧形高度的增加,可压缩效应增强,流场内状态参数发生变化,旋祸受到拉伸扭转效应增强。所编写的大涡模拟程序计算具有较高的精度,能够处理具有复杂几何/物理边界条件的流动问题,适合于复杂流动现象的机理研究。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 李斌;吴颂平;;基于非Favre过滤的大涡模拟[J];北京航空航天大学学报;2007年10期
2 王文全;张立翔;郭亚昆;闫妍;;弯曲槽道边壁振动情况下湍流特性的大涡模拟[J];水科学进展;2008年05期
3 肖红林;罗纪生;;一种剪切修正的涡黏性亚格子模型及其在槽道湍流中的应用[J];航空动力学报;2010年01期
4 额日其太,邹正平,王强;湍流边界层拟序结构的大涡模拟研究[J];工程热物理学报;2004年04期
5 李斌;吴颂平;;可压缩湍流的非线性亚格子(英文)[J];Chinese Journal of Aeronautics;2007年06期
6 刘宁宇,陆夕云,庄礼贤;分层剪切湍流大涡模拟的一种动力学亚格子尺度模型[J];中国科学A辑;2000年02期
7 王兵,张会强,王希麟,郭印诚,林文漪;不同亚格子模式在后台阶湍流流动大涡模拟中的应用[J];工程热物理学报;2003年01期
8 李斌;吴颂平;;基于非Favre过滤的动力学非线性亚格子模型[J];航空计算技术;2009年05期
9 杨武兵,张会强,王希麟,郭印诚,林文漪;空间发展平板混和层流动的大涡模拟-3D与2D模拟的比较[J];工程热物理学报;2004年06期
10 叶建;邹正平;;逆压梯度下层流分离泡转捩的大涡模拟[J];工程热物理学报;2006年03期
11 徐岚;崔桂香;许春晓;张兆顺;陈乃祥;;非均匀网格湍流大涡模拟高精度有限体积解法[J];空气动力学学报;2006年03期
12 李斌;吴颂平;;基于湍流尺度的混合RANS/LES模型[J];北京航空航天大学学报;2008年07期
13 刘有军;平面突扩流动非稳定性的大涡模拟[J];计算力学学报;1998年02期
14 王雪梅;大涡模拟模式研究对流层湍流[J];热带气象学报;2001年03期
15 樊洪明,何钟怡,王小华;弯曲管段内流动的大涡模拟[J];水动力学研究与进展A辑;2001年01期
16 武生智;赵玉军;;沙粒在沙波纹表面上运动的大涡模拟[J];甘肃科学学报;2010年03期
17 史万里;葛宁;陈林;唐登斌;;湍流边界层近壁区马蹄涡拟序结构的数值模拟与分析(英文)[J];Transactions of Nanjing University of Aeronautics & Astronautics;2011年01期
18 苏铭德;直方管内充分发展湍流的大涡模拟第一部分[J];空气动力学学报;1995年01期
19 魏英杰,何钟怡;槽道中方形障碍物绕流的大涡模拟[J];水动力学研究与进展A辑;2003年04期
20 曾卓知;王有远;刘文光;;后台阶流动的大涡模拟[J];南昌航空工业学院学报(自然科学版);2006年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 陆夕云;庄礼贤;;热分层剪切湍流大涡模拟动力学亚格子尺度模型[A];全国流体力学青年研讨会论文集[C];2001年
2 苗世光;蒋维楣;;城市边界层大涡模拟初步研究[A];新世纪气象科技创新与大气科学发展——中国气象学会2003年年会“城市气象与科技奥运”分会论文集[C];2003年
3 董宇红;陆夕云;;具有温度振荡的槽道热分层剪切湍流的大涡模拟[A];2003’全国流体力学青年研讨会论文集[C];2003年
4 张凯杨;许春晓;崔桂香;张兆顺;;平面射流及标量扩散的大涡模拟[A];庆祝中国力学学会成立50周年暨中国力学学会学术大会’2007论文摘要集(下)[C];2007年
5 周磊;徐春龙;柳贺;韩君;;4气门柴油机进气及喷雾过程的大涡模拟研究[A];第十七届全国大功率柴油机学术年会论文集[C];2011年
6 陈建国;符松;;综合体育馆假想火灾的数值模拟[A];计算流体力学研究进展——第十一届全国计算流体力学会议论文集[C];2002年
7 杨庆山;李启;;亚格子模型在钝体绕流大涡模拟中的比较[A];第十四届全国结构风工程学术会议论文集(下册)[C];2009年
8 刘奕;郭印诚;张会强;王希麟;林文漪;;不同速度比下平面射流拟序结构发展过程的大涡模拟[A];自然、工业与流动——第六届全国流体力学学术会议论文集[C];2001年
9 王永康;石磊;刘向军;;循环流化床内气相流动的大涡模拟研究[A];冶金企业自动化、信息化与创新——全国冶金自动化信息网建网30周年论文集[C];2007年
10 胡宁;刘欢;佘振苏;;大涡模拟模型对湍流结构系综的效应研究[A];北京力学会第18届学术年会论文集[C];2012年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 杨子轩;旋转槽道湍流流动及热特性和大涡模拟模式研究[D];清华大学;2012年
2 张斌;大涡模拟滤波网格分析及网格自适应控制研究与应用[D];上海交通大学;2011年
3 郭双喜;槽道湍流中颗粒弥散及电除尘应用的数值研究[D];华中科技大学;2010年
4 梅栋杰;槽道湍流的展向振荡电磁力减阻[D];南京理工大学;2011年
5 朱伟亮;基于大涡模拟的CFD入口条件及脉动风压模拟研究[D];北京交通大学;2011年
6 关晖;湍流射流的大涡模拟及其动力学特性研究[D];河海大学;2005年
7 李雪松;基于可压缩流方法的大涡模拟及其工程化应用[D];中国科学院研究生院(工程热物理研究所);2006年
8 周磊;大涡模拟在燃油喷雾过程及多孔介质发动机中应用的研究[D];大连理工大学;2010年
9 刘戈;基于代表性互动小火焰(RIF)模型的内燃机喷雾燃烧大涡模拟研究[D];大连理工大学;2012年
10 邹高万;船舶机舱火灾热流场特性研究[D];哈尔滨工程大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 朱凤琦;低雷诺数条件下可压缩槽道湍流的大涡模拟[D];哈尔滨工业大学;2012年
2 周阳;建筑物脉动风压场大涡模拟入流边界条件的生成研究[D];广东工业大学;2012年
3 刘海翔;柔性覆层槽道湍流的数值研究[D];清华大学;2011年
4 鲍龙;隧道内高速列车外部绕流大涡模拟初探[D];兰州交通大学;2013年
5 陈林烽;热剪切湍流中微细颗粒输运特性的大涡模拟研究[D];上海大学;2011年
6 孙玉珍;槽道湍流减阻的混沌分析[D];哈尔滨工业大学;2010年
7 胡应明;采用大涡模拟技术发展NAPA软件的分离流动模拟能力[D];南京航空航天大学;2009年
8 孙学尧;基于缓解压力振荡MPS法的数值水池研究[D];上海交通大学;2011年
9 江川;基于大涡模拟评估GRAPES模式对对流边界层的模拟性能[D];中国气象科学研究院;2013年
10 梁旭;平壁湍流边界层拟序结构的大涡模拟[D];西安建筑科技大学;2004年
中国重要报纸全文数据库 前1条
1 本报记者 徐玢;汗洒科研主阵地[N];科技日报;2008年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978