基于SA和SST﹢γ-Reθt模型对边界层转捩预测的比较

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1、第42卷第5期2012年9月航空计算技术AeronauticalComputingTechniqueV01．42No．5Sep．2012基于SA和SST7一醌仇模型对边界层转捩预测的比较张晓东，高正红，傅林(西北工业大学翼型、叶栅空气动力学国防科技重点实验室，陕西西安710072)摘要：利用作者共同研发的In—house代码TRANS3D平台，在SA和SST两种常用湍流模型框架下构建了y—Re。转捩模型，并以二维低速$809层流翼型和三维小后掠跨音速F5层流机翼为对象，比较了两种不同湍流模型构架下y一＆。转捩模型预测的气动力特性和流场分布。结果表明：两种转捩模型均能预测航空转捩计算

2、中常见的分离流转捩和自然转捩类型，明显改善了中低雷诺数流场下的预测精度，但由于选取基准湍流模型的不同，基于sA和SST的7一船。转捩模型在流动细节上依然存在着一些差异。关键词：转捩模型；湍流模型；层流边界层；跨音速流场：激波／附面层干扰中图分类号：V211．3文献标识码：A文章编号：1671—654X(2012)05—0051—05ComparisonofBoundaryLayerTransitionPredictionBasedonSAandSST7一Re良ModelZHANGXiao—dong，GAOZheng—hong，FUlin(NationalKeyLaboratoryo

3、fScienceandTechnologyonAerodynamicDesignandResearch，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi7口见710072，China)Abstract：TwotransitionmodelsweredevelopedintheframeworkofSAandSSTturbulencemodel，whichwerebasedonthein—housecodeTRANS3Ddevelopedbytheauthors．ThelOWspeed$809laminarairfoilandsmallsweepangle

4、F5laminarwingwerechosentoevaluatetheabilityofthetwotransitionmodelsinthe2Dand3Dboundarylayertransition，theaerodynamiccharacterandthedistributionofflow．fieldarecomparedbetweenthetwotransitionmodels．Theresultsshowthatthetransitionmodelinthetwoframe—workofturbulencemodelcouldbothpredictseparation

5、inducedtransitionandnaturetransitioninaerody—namiccomputation；thepredictionaccuracyisalsoimprovedeffectivelyinthelow／middleReynoldsnan—berflow-field．HoweverduetothedifferencesoftheSAandSSTturbulencemodel，the7一Remtransitionmodelsbasedonthistwomodelstillexistsomedistinctionsintheflow—fielddetail

6、．Keywords：transitionmodel；turbulencemodel：laminarboundarylayer；transonicflow-field；shock／boundarylayerintersection引言随着飞机设计达到精细化的水平，航空工程对气动力预测精度的要求也不断提高。由于边界层转捩对表面摩擦阻力、流动分离以及激波位置等有很大的影响，因此能否准确捕捉边界层转捩位置对CFD数值模拟的精度有着至关重要的意义。Menter和Langtry¨“1于2006年在SST(ShearStressTransport)湍流模型框架下提出了基于当地变量信息进行转捩判断

7、的y—Re矾模型。3J。Medida和Baed．er4-5]于2011年将y—Rem引入到SA(Spalart．Alhna．ras)模型的框架下。SA模型是一方程模型，计算代价相应要小。但由于sA方程不能提供7一Re国模型需要的某些参数，因此必须对y—Re乩模型进行相应的省略或蓍改造。SA和SST对不同流场模拟中的表现亦有所不同‘6

8、，由于边界层转捩对流场变化影响敏感，同时转捩位置可能会对一些流场结构有较大的影响，因此，需要针对这些差异对7一Re聩模型在边界层转捩预测