SLAU格式在大涡模拟方法中的应用

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1、第42卷第4期2012年7月航空计算技术AeronauticalComputingTechniqueV01．42No．4Jul．2012SLAU格式在大涡模拟方法中的应用彭程，高超，耿卫民(西北工业大学翼型叶栅空气动力学国家科技重点实验室，陕西西安710072)摘要：采用格心格式的有限体积法求解三维大涡模拟控制方程，成功地将最新改进的SLAU格式推广到大涡数值模拟方法中。SLAU格式的空间重构方式采用五阶WENO格式，时间推进采用LU—SGS隐式时间推进。湍流模式为最新提出的基于随机分析的动态亚格

2、子模型。计算了圆柱绕流、NACA4412翼型绕流、NACA0012翼型绕流三个算例，分别从可压缩较大迎角翼型绕流、可压缩跨音速翼型绕流以及不可压缩低马赫数圆柱绕流三个方面验证了将SLAU格式应用到湍流大涡数值模拟计算中的可行性。结果表明，结合SLAU格式的大涡模拟方法可以达到较好的数值模拟效果，同时间接检验了基于随枕分析的动态亚格子模型的数值模拟效果。关键词：SLAU格式；大涡模拟；WENO格式；动态亚格子模型；LU—SGS中图分类号：V211文献标识码：A文章编号：1671—654X(2012)

3、04—0056—04ApplicationofSLAUSchemeinLarge—EddySimulationPENGCheng，GAOChao，GENGWei—min(NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi7an710072，China)Abstract：Inthispaper，afinitevolumecell—centeredmethodisusedtosolvetheequationsofthelarge—eddysimulation，anewSLAU

4、schemeissuecesssfullyutilizedinthelarge-eddysimulation，whichgener—allyrelyonaFihh—orderweightedessentiallynon—oscillatoryscheme．TimeadvancementistheLU—SGSmethod．AnewlineardynamicSGSmodelwhichderivedbyusingstochasticanalysisisapplied．Threenu-mericalexa

5、mpleswillbeseeninthispaper，whicharethesimulationsofairfoilNACA0012、airfoilNA．CA4412andcylinder．TheyvalidatethefeasibilityoftheapplicationoftheSLAUschemeinlarge．eddysimulationsfromthreedifferentaspects．Theresultsofsimulationsdemonstratethatthenumerical

6、methodsdevelopedbythispaperisappropriate．Indirectly，thispaperalsocheckstheeffectsofnumericalsimula—tionsofthenewdynamicSGSmodel．Keywords：SLAU；LES；WENO；dynamicsub—gridmodel；LU—SGS引言随着计算流体力学的发展和计算机水平的提高，湍流大涡数值模拟之所以越来越受到人们的重视，是因为其比雷诺平均方法更精确的模拟效果，以及比直接数值模

7、拟方法更小的计算量。本文在三维可压缩大涡数值模拟控制方程的基础上，首次将最新改进的SLAU格式¨o应用到大涡数值模拟计算中，并结合最新提出的基于随机分析的动态亚格子模型进行流场的数值模拟。本文所使用的SLAu格式是AUSM系列格式的一种新的变种。它是一种简化的低耗散的AUSM+格式。最原始的AUSM格式是1993年由M—SLiou提出的，并进一步在1995年发展了更为成熟的AUSM+格式。AUSM+格式在理论上将流动对流特征中的线性场和非线性场相区别，并且将压力项和对流通量分别分裂。AUSM+兼有

8、ROE格式的高分辨率和VanLeer格式的计算效率，并克服了两者的缺点，它不存在粉刺现象且无需熵修正。因此，AUSM+格式逐渐得到了流体力学工作者的重视和好评，并发展出了许多变种，形成了一系列的AUSM+类格式口。1，例如AUSMD，AUSMDV，AUSM+up等格式。2011年，EijiShima和KeiichiKitamura在AUSM+类格式的基础上提出了SLAU格式。SLAU格式在保持AUSM+类格式高马赫数计算稳健性的基础上，通过压力项的修正，使得其对较低马赫数时也可以达