壁面湍流模型对湍流分离流动数值模拟的影响 - 空气动力学学报.PDFVIP

第 卷 第 期 空 气 动 力 学 学 报 ， ! ! #$% ! ’$ ! 年 月 !#! !$%’()!*+! ,+)+! ， !! ( )*+ !! !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 文章编号： （ ） !,-./-!, !! !./0-.- 壁面湍流模型对湍流分离流动 数值模拟的影响 / ! 王 泽 ，刘卫明 （ 河海大学，江苏南京 ； / !/1- ， ， ） ! 23*334563 7+89:6;83 1,(0 23*334563 =:65+ 摘要：本文用三种近壁湍流模型计算了二个二 维的湍流分离流动：单包流动和多包流动。结 果表明：二层模型和低?:+$%@; 数模型具有类似的特性。它们基本上给出合理的分离流动结 构。壁函数的方法由于对数律的假定基本上不适合于计算湍流的分离流动。 关键词：壁面湍流模型； A 模型；湍流分离流动 ! 中图分类号： 文献标识码： #!// B C - 引 言 在流体机械等工程应用中，分离流动，特别是湍流分离流动，是经常出现的。为了设 计，改进和优化这些流体机械，人们需要计算这些分离流动。计算机模拟湍流流动有三种 方法：（）直接模拟 直接求解 问题；（）大涡模拟 求解带亚格子模型的滤波 / . ’598:6.23$D:; ! . 之后的 问题；（） 平均模拟 求解带湍流模型的 方程。在大 ’598:6.23$D:; B ?:+$%@; A ?:+$%@; 多数的应用中，人们的兴趣不是湍流的瞬时量，而是它们的统计平均值，而且 ?:+$%@; 平 均模拟要求的计算量最小。因此在工程应用中第三种模拟湍流的方法就成了计算湍流的 主要手段。用它计算湍流的分离流动便是本文的主题。 从物理方面看，能否正确地求解湍流分离流动依赖湍流模型。好的湍流模型应该本 质地反映湍流瞬时脉动量和平均量的相互作用，同时封闭?:+$%@; 平均的 ’598:6.23$D:; 方程。从第一个成功的湍流模型——— 混合长模型（ ），到现在，人们根据不同的 E65+@%3 /0!, 思想和理论，提出了各种各样的湍流模型。理论上讲，一个完全的湍流模型应该能够胜任 预测任意的湍流流动。但是，不幸的是这样的湍流模型也许不存在，至少目前还没有发 现。大量的湍流 模拟实践表明，我们不应该指望某一个湍流模型适用于所有的湍流运 动，而应该仔细地研究各个湍流模型所具有的特性。换句话说，我们不应该追求一个通用 的湍流模型，而考查湍流模型能够成功地预测什么类型的湍流流动，和它失败的方面。基 于上述理由，本文选择广泛应用在实践中的一个二方程模型， 模型，来研究它预测湍