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《雙方程κ-ω﹢SST湍流模型的顯式耦合求解及其在葉輪機(jī)械中的應(yīng)用》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、航空學(xué)報(bào)ActaAerOnauticaetAstronauticaSinicaJan．252014V01．35No．1116．124ISSN1000．6893CN11-1929／Vhttp：Hhkxb．buaa．edu．crlhkxb@buaa．eduCR雙方程k-coSST湍流模型的顯式耦合求解及其在葉輪機(jī)械中的應(yīng)用楊金廣，吳虎*西北工業(yè)大學(xué)動(dòng)力與能源學(xué)院，陜西西安710072摘要：雙方程k—m剪切應(yīng)力輸運(yùn)(SST)湍流模型通常以隱式耦合方式或者顯式半耦合／解耦的方式來求解。本文提出了該模型的一種顯式耦合應(yīng)用方法，即通過點(diǎn)隱的方式來處理湍流源項(xiàng)的剛性，并與混合Runge-Kutta時(shí)間推進(jìn)以
2、及當(dāng)?shù)貢r(shí)間步長、隱式殘差光順等加速收斂技術(shù)相結(jié)合，從而使得湍流方程可以與流動(dòng)方程同時(shí)求解。為了增強(qiáng)計(jì)算的魯棒性，進(jìn)一步對(duì)湍流變量進(jìn)行了限制。將所發(fā)展的方法用于DLR平面葉柵算例，確認(rèn)了求解結(jié)果的正確性以及剛性的來源。通過對(duì)三維NASARotor67的模擬，驗(yàn)證了SST模型的精度；進(jìn)一步將其與Badwin-Lomax(BL)模型、Spalart-All—maras(SA)模型對(duì)比，發(fā)現(xiàn)三者都能正確地捕捉出I：1參數(shù)分布，且SST與SA模型的模擬結(jié)果比較一致；對(duì)于該算例，SST模型在總溫模擬上更具優(yōu)勢，而BL模型在總壓分布上與試驗(yàn)值更加接近。關(guān)鍵詞：剪切應(yīng)力輸運(yùn)；湍流模型；顯式；耦合；葉輪機(jī)械；源
3、項(xiàng)；剛性中圖分類號(hào)：V231．3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1000—6893(2014)01—0116—09現(xiàn)代計(jì)算流體力學(xué)(CFD)技術(shù)在航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)過程中起著越來越重要的作用，其廣泛應(yīng)用在一定程度上促使了現(xiàn)代航空發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)周期大大縮短，成本不斷降低，而性能卻不斷提升。但并不是CFD技術(shù)已經(jīng)完備無缺，從某種角度而言，CFD也是一種模型，不是一門完全精確的科學(xué)，在CFD的應(yīng)用過程中采取了許多近似，湍流模型就是其中一種模型化的近似。眾所周知，湍流模型對(duì)CFD計(jì)算結(jié)果有著至關(guān)重要的影響，因此發(fā)展可靠的湍流模型一直是相關(guān)研究人員和工程技術(shù)人員努力的方向。當(dāng)前應(yīng)用的湍流模型主要可以分為：零方程、一方
4、程、雙方程以及代數(shù)應(yīng)力模型。隨著計(jì)算機(jī)能力的提高，分離渦模擬(DES)和大渦模擬(LES)逐漸得到重視，但由于這兩者計(jì)算量巨大，因此工程應(yīng)用相對(duì)較少。對(duì)于上面提到的諸模型，從計(jì)算時(shí)間和準(zhǔn)確性角度而言，無疑雙方程模型最具潛力。常用的雙方程模型有k-e模型和k-co模型，其中后者在葉輪機(jī)中更有前途。這是因?yàn)橄鄬?duì)于k-e模型，k一叫模型近壁處的剛性較低，應(yīng)用方便；而且在帶有壓力梯度的流動(dòng)中其計(jì)算結(jié)果更加準(zhǔn)確。這也是本文采用k-co模型的原因。wilcox最早提出k一∞湍流模型[1]，以克服k-e模型的諸多弱點(diǎn)，如不能準(zhǔn)確模擬逆壓流動(dòng)，在黏性底層中的計(jì)算存在數(shù)值困難等。但是Wilcox模型對(duì)自由流的∞
5、值非常敏感，為了消除這種敏感性，Menter等提出了剪切應(yīng)力輸運(yùn)(SST)k-co模型[2{]。該模型通過將k-e模型和忌一cc，模型以加權(quán)平均的方式組合起來，在壁面處采用k-co模型，而在遠(yuǎn)離壁面的區(qū)域采用k-e模型，這樣就克服收稿日期：2013．03—12；退修日期：2013—06—01；錄用日期：2013—09—11；網(wǎng)絡(luò)出版時(shí)間：2013-09—1608：20網(wǎng)絡(luò)出版地址：WWWcnki．net／kcms／detail／111929．V20130916．0820001．html基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金(51076131)*通訊作者Tel．：029—88492744E—mail：wuh
6、u@nwpu．edu．cn引用格武tYangJG．WuH．Explicitcoupledsolutionoftwo-equation舡矗)SSTturbulencemodelanditsapplicationinturbomachineryflowsimulationEJj?ActaAeronauticaetAstronauticaSinica．2014。35(1)：116．124．揚(yáng)金廣．吳虎．雙方程舡∞SST湍流模型的顯武耦合求解及其在葉輪機(jī)械中的應(yīng)角【J]．航空學(xué)報(bào)．2014．35(1)：116—124．楊金廣等：雙方程k一“SST湍流模型的顯式耦合求解及其在葉輪機(jī)械中的應(yīng)用了原來k一叫
7、模型中邊界層外的cU對(duì)自由流相應(yīng)值的依賴性j：Bardina等采用不同的考核算例[6]，分別對(duì)比了一方程Spalart—Allmaras(SA)模型、雙方程是一e、是一∞和意一(cJSST模型，得出結(jié)論：點(diǎn)一∞SST模型是其中最準(zhǔn)確的模型。國內(nèi)湯士敏[71對(duì)SST模型做出了一些改進(jìn)，并在外流計(jì)算中獲得了成功應(yīng)用。在葉輪機(jī)械內(nèi)流應(yīng)用中，Yin等[8]采用SST模型，以Rotor37轉(zhuǎn)子為例驗(yàn)證了其較
