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湍流模型的比较、改进和应用

朱旭东  
【摘要】: 本文讨论了代数湍流模型和两方程湍流模型在数值求解雷诺平均N-S方程中的应用,并对湍流模型进行了一些改进和发展。N-S方程的空间离散采用Galerkin有限元格式,时间推进应用显式五步R-K格式。为保证高雷诺数下N-S方程的数值粘性远小于物理粘性,对人工粘性项进行了方向性修正并引入适当的边界条件。SST湍流方程求解时,使用点隐式格式进行时间推进从而解除了由于源项存在所引起的时间步长的限制,保证湍流方程和流动方程同步推进时的稳定性。对湍流方程中的对流项,则采用一阶逆风格式离散,以进一步保证时间推进的稳定性和湍流变量的正值性。 最后通过数值实验对各种湍流模型进行了比较,总结了诸如计算网格等因素的影响,给出了大量的数值结果并与实验结果进行比较以验证本文对数值方法的发展和湍流模型的改进。


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