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1、年第!期球冻毅农常用湍流模型及其在∀#∃%&∋软件中的应用李文华苏明军,)∗+,(辽宁工程技术大学机械工程学院阜新−,。/摘要由于流体湍流运动机理和规律的复杂性目前尚未找到对各种流动情况都十分有效的模型本文通过对.,。0湍流模型和1一2湍流模型的分析重点阐述了这两种湍流模型在计算流体力学软件∀#∃%&∋中的应用在∀#∃%&∋,,一0一3,中分别选用这两种不同的模型对有壁面边界的空气流动进行计算结果显示.模型比无模型更易收敛这为。一3分析风力机翼型气动特性提供了一个较好的湍流模型(1模型和∀#4∗%&∋软件近年
2、在水泵学术研究文章中常见应用,本,文意在简介此模型和软件的功能和来历其数学分析部分为省篇幅而删节编者,—−关键词湍流运动湍流模型数值模拟∀#∃%&∋软件,题尤其对于在边界层中具有逆向压力梯度的问引言题,计算。结果证明非常有效、通过对自由剪切流高雷诺数时的近壁区流、、湍流是空间中不规则和时间上无秩序的一种非动有限雷诺数的近壁区流动包含层流区和转挟,,〔+,−线性的流体运动这种运动表现出非常复杂的流动的流动等四种状态的分析和模型化最终得到状态)湍流运动是工程技术领域中最常见的流动现(以下数学公式部分删节编者,,、、、、—,一象
3、广泛存在于航空航天能源化工环境生物;0模型不同于其他一些单方程模型不是。,,;一3等领域自从∗22+年536789:发现湍流现象以来从1方程经过简化得到的而是从经验和量纲,,许多研究人员从不同角度对它的机理进行了研究分析出发由针对简单流动再逐渐补充发展而适用))))于带有层流流动的固壁湍流流动的单方程模型。诸如混沌分形重整化群法湍流大涡模拟直该。,、,接数值模拟等这些湍流机理有的虽然概念和机模型相对于两方程模型计算量小稳定性好同时,、,。,,理清晰但由于所解的偏微分方程过于庞大复杂又有较高的精度另外模型是当地型的方程中’。
4、,所以距离解决工程实际问题为期尚远〔〕因此工·没有诸如,(,一于拓于二,这类非当地型的项在程上目前对湍流流动的计算最常用的方法仍然是各拜。,种湍流模型所谓湍流模型就是依据湍流的理论知内所以在有多个物理面的复杂流场中不需要特殊、,,,。3识实验数据对56789:;应力做出各种假设从处理使用方便。而使湍流的平均536789:;方程封闭图本文将重点≅1一二模型<=9=>4一099?=>=;.一0,1一。阐述.(湍流模型和湍ΒΒΒΒ。1一3ΑΦ873;和Η#=Ι7:3>流模型及其应用模型是由ΕΓ于,∗Δϑ年提出的两方程湍流模型是
5、从实验现象中。∗.<=9=>4一099?=>=;模型总结出来的一个半经验公式该模型的最初发展是为了改善混合长度模型和避免复杂流动中的湍流长ΒΒ。.一0模型是由Α.Α=9=>4和Χ099?=>=;于一ΔΔ度尺寸的代数表示它主要是通过求解两个附加方,,−,年提出的是一种相对简单的通过求解输运方程而程1方程和方程其中无方程是表示湍流脉动。,3。得到湍流粘度的单方程模型它主要应用于航空航动能方程方程是湍流耗散方程,闭−天领域专门处理具有壁面边界条件的空气流动问此模型应给出的经验关系式(针对边界层,为小冻救欢年第!期以它比#
6、。(以下数学公式部分删节编者,Γ和ΦΗ湍流模型需要更费机时(+Κ—,一二一Γ无模型对于较小压力梯度下的自由剪切流在∀#∃%&∋软件中1模型自从被提出以,,。)具有较好的计算结果对于壁面流动在零或者小后就变成了工程流场计算中的主要工具它适用,、、。一二平均压力梯度下模型计算结果和实验结果符合的范围广经济有合理的精度但由于1模型要,,,一较为一致但是对大的逆压梯度其结果就不太正求解额外的方程所以要比.0模型耗费更多的。,,。,一确另外在壁面附近该模型需要壁面衰减函数计算机资源所以如果单从计算的角度分析.0。。一3和较好的网格分
7、布同时1模型在计算一些无模型是∀#Ι%&∋中最经济的湍流模型、、约束流大应变流旋转流和非圆截面管等场合表下面利用∀#∃%&∋软件对空气有攻角绕流三角。,现较差翼的问题进行求解(Κ三角翼的几何尺寸如图9所,ΒΔ,来流攻角为“。示其中空气的马赫数为Χ、+Χ一01一￡湍流模型在.一01一3在求解中分别选用湍流模型和湍,、。∀#∃%&∋软件中的应用流模型其各自的计算残差曲线如图+所示其+Β∗∀#∃%&∋软件简介∀#Ι%&∋公司是全球最大的计算流体力学∗+Λ?,(Λ8?<Ι>=4Μ87=一∀9ΙΜ:Ν67=?Μ3;缩写为3∀Ν,
8、软件供粉,。应商和技术服务商公司总部设在美国在全球众图9、,多的Λ印软件开发研究厂商中∀#∃%&∋软件独,53;Μ:Ι=9;!Ο。占以上的市场份额具有绝对的市场优势闪Π874Μ7ΙΜ46—俐卜Θ398Π94Ρ,—∗2∀%&∋一一Β丫。Β8ΠΒ‘6自Δ年#∃软件进人中国以来经过6373>Σ6一,—7Ι4
