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基于当地流动结构的RANS/LES混合模型被引量：5: 2014年; 针对传统雷诺平均Navier-Stokes/大涡模拟(RANS/LES)混合模型固有的RANS和LES区域衔接难题,借鉴Vreman提出的亚格子(SGS)模型,提取其中描述流动状态的判断函数,利用不可压缩槽道湍流标定模型系数,构造了一个新的RANS/LES混合模型。评估算例包括不可压缩槽道湍流、稳态超声速平板边界层、NACA4412翼型绕流和亚临界雷诺数圆柱绕流。该模型作为壁面模化LES,解决了传统RANS/LES方法中速度型偏离对数律(LLM)的缺陷,且拓宽了原Vreman模型在粗糙网格上的适用性,具有较高精度。该模型同时解决了模化应力折损问题,且对大尺度分离流动的模拟精度相较传统的RANS/LES混合模型如脱体涡模拟(DES)有进一步提升。; 徐晶磊高歌杨焱; 关键词：湍流模型大涡模拟

一种基于湍动能方程的转捩判定方法被引量：4: 2014年; 转捩现象是阻碍阻力高精度求解的主要问题之一.Menter和Langtry所提出的γ--θ转捩模型通过引入涡量雷诺数和间歇因子输运方程来驱动转捩,但是其中很多经验公式的理论立足点有待商榷.驱使层流转变到湍流依赖的仍然是平均速度的一阶和二阶相关量,它们组合构成了湍动能方程的耗散尺度.在湍动能方程中做合适的耗散平衡后,仅仅依靠湍动能方程可以有效地捕捉转捩现象.采用自然转捩和旁路转捩测试算例进行了验证,结果证明该方法与试验值匹配较好,具有一定的工程实用价值.; 张扬徐晶磊白俊强华俊; 关键词：边界层转捩

连续尺度变换方程在稳态及非稳态流动模拟中的应用: 2014年; 为了提高涡粘性假设的湍流模型对于非稳态流动的求解精度,同时兼顾其对于稳态流动的求解性能,将雷诺应力项与连续变换方程(CSSE)结合而形成新的应力项,使其根据流场尺度、网格尺度及Kolmogorov尺度来自动调节当地的应力雷诺应力模化水平,避免网格因素在流场模拟中产生不利影响,改正了混合RANS/LES方法的速度型偏离对数率问题;同时,该方法并未引入显式亚格子模型(SGS),因此回避了亚格子系数确定对于流场模拟精度产生的影响,改善了湍流模型对于流动不稳定性的辨识精度。在湍流平板算例中,CSSE方法计算的边界层速度型精度与雷诺平均方法(RANS)相当,而对于圆柱尾迹的模拟则证明了CSSE方法具有混合RANS/LES方法的优点,即能够准确模拟流动的不稳定性特征。; 张扬白俊强华俊徐晶磊; 关键词：湍流模型剪切应力雷诺方程

新型单方程湍流模型构造及其应用被引量：12: 2014年; 为了提高雷诺应力本构关系式对于非平衡湍流的预测精度并且兼顾求解效率,发展了一种基于湍动能k的单方程(KDO)湍流模型。其主要思路为:采用平板直接数值模拟(DNS)数据对原始Bradshaw假设进行重新标定,使得当地湍动能和雷诺主应力之比能够根据当地流动条件进行自适应调节;同时,对标准k-ε模型中的湍流耗散率输运方程采用代数形式进行模化,进而形成一种一方程湍流模型。算例结果表明:KDO湍流模型对于对数率能够准确反馈,而在带有激波或部件干扰等流动现象的RAE-2822、ONERA-M6和DLR-F6算例中,KDO湍流模型能够准确控制湍动能的增长和衰减,相比于Spalart-Allmaras和Menter k-ω剪切应力输运(SST)模型,KDO湍流模型的计算结果有了较为明显的改善。; 白俊强张扬徐晶磊华俊; 关键词：湍流模型雷诺应力

γ-Re_(θt)转捩模型的改进和验证被引量：3: 2015年; 针对γ-Reθt转捩模型应用在航空外流转捩模拟中存在的湍流区摩擦力系数二次异常跃升问题进行了研究和改进.研究发现前者的原因是边界层指示函数失效.通过以涡量与应变率的比值修正指示因子,改进了边界层范围的估计和转捩临界动量厚度雷诺数的求解,消除了湍流区摩擦力系数异常跃升现象.消除摩擦力系数异常跃升现象后,湍流区摩擦力系数偏小.为此,Langtry曾引入黏性底层指示函数进行修正,但这一修正的作用范围可能溢出边界层,扰乱间歇因子求解.为解决这一问题,构造了基于黏性比、间歇因子和边界层指示函数的限制因子.通过平板Aerospatiale A翼型和雷诺数为2.1×107的NACA 642A015有限翼展直机翼算例的验证,证明上述修正改善了γ-Reθt转捩模型对边界层和黏性底层范围的捕捉,提高了摩擦力系数分布预测的准确度.; 乔磊白俊强华俊徐晶磊张扬; 关键词：边界层转捩模型雷诺数

高雷诺数槽道湍流的壁面模化大涡模拟研究被引量：8: 2015年; 选取基准壁湍流的槽道流动,研究了多种模型的壁面模化大涡模拟.模型包括经典的大涡模拟、Spalart-Allmaras、分离涡模拟和一种动态混合模型.基于摩擦速度的雷诺数范围为395~12 000,采用3组粗糙网格,流向和展向维数分别同取37,49和65,法向维数保证y＋（1）~1.主要研究平均速度、雷诺切应力分布、详细分析了各模型的特性差异并展示了相应的湍流结构.研究表明：在高雷诺数粗糙网格下,大涡模拟失去求解精度,分离涡模拟出现对数律不匹配,动态混合模型的计算接近直接数值模拟,其对数率区可解应力约占雷诺切应力的93%,边界层外层可解应力约占99%.这说明合适的混合模型可以在经济成本下保证计算精度,具有解决实际问题的潜力.; 李蒙涂正光徐晶磊; 关键词：湍流模型槽道流动

Rotation invariant constitutive relation for Reynolds stress structure parameter: 2015年; A new Reynolds stress constitutive formula is constructed using the firstorder statistics of turbulent fluctuations instead of the mean strain rate. It includes zero empirical coefficients. The formula is validated with the direct numerical simulation(DNS) data of turbulent channel flow at Reτ =180. The Reynolds stresses given by the proposed formula agree very well with the DNS results. The good agreement persists even after the multi-angle rotation of the coordinate system, indicating the rotation invariance of the formula. The autocorrelation of the fluctuating velocity rather than the mean strain rate is close to the essence of the Reynolds stress.; Jinglei XUZhengguang TUNing HU

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国家自然科学基金(11002014)