高精度激波捕捉格式及可压缩湍流直接数值模拟.pptVIP

OpenCFD-SC, OpenCFD-EC 代码已开源，欢迎下载！ /s/1kTxHAjP 参考文献： 傅德薰、马延文、李新亮、王强， 可压缩湍流直接数值模拟， 科学出版社 Xinliang Li, Dexun Fu and Yanwen Ma, Direct numerical simulation of hypersonic boundary layer transition over a blunt cone with a small angle of attack, Physics of Fluids 22， 025105， 2010. Xin-liang Li, Yan Leng, Zhi-wei He. Optimized Sixth-order Monotonicity-Preserving Scheme by Nonlinear Spectral Analysis International Journal for Numerical Methods in Fluids, 2013; 73:560–577 ZhiWei He, XinLiang Li, Xian Liang. Nonlinear spectral-like schemes for hybrid schemes, Science China: Physics, Mechanics Astronomy, 57(4):753-763, 2014 * 在跨声速，尤其是超声速流场中激波是最普遍的现象。 * 在跨声速，尤其是超声速流场中激波是最普遍的现象。 * * 三维全翼 Flow ONEAR-M6 三维翼 下表面的涡结构 流场中的拟序涡结构 光滑 条纹 Smoothing wall Ribletted wall 示例5： 条纹壁控制转捩 Mach 3, 6 湍流模型的评估与改进 后验评估 给定外形进行计算，与实验结果比对 先验评估 比RANS 更精细、准确的计算结果(DNS/LES) 作为“精确解”，验证模型 DNS给出 需要典型外形高分辨率湍流场 湍流模型是飞行器气动力热计算的关键之一 必威体育精装版手段： 基于湍流数据库的先验评估 四、 基于DNS的湍流模型评估及改进 k-e模型： 1） 标准k-e模型 2）“可实现的”k-e模型 （realizable k-e model） Shi TH et al. Computer Fluids, 1995 根据实验结果 不是常数 3） 低Reynolds数k-e模型 近壁区进行了修正，增大了湍流粘性系数 评估方法： 使用DNS得到的湍动能k及湍能耗散率e 及计算 的模型公式 K-e模型的评估：湍流粘性系数及各模型的预测值 标准k-e模型预测值偏高 可实现的k-e模型、低Reynolds数k-e模型准确性较好 建议调整标准k-e模型中的系数Cm, 减小该值 k-e模型评估： Mach 2.25 平板 SA模型： 近壁衰减函数 对流 扩散 耗散 生成 模型系数： SA模型的评估: 预测值与DNS值的对比 近壁区吻合较好； 远离壁面区预测偏高 SA模型： Mach 2.25 平板 改进建议： 外层采用间歇函数减弱湍流粘性系数 内层 外层 BL 模型： 边界层= 内层 + 外层 混合长模型+近壁衰减函数 尾迹模型 （亏损律） 内层 外层： （间歇性） 边界层：内、外层示意图 （Mach 6 平板密度分布） 混合长+衰减函数 亏损律+间歇函数 根据最大值点的位置判断内-外层交界处 BL模型的评估： 模型预测值与DNS结果 （Ma=2.25） BL 模型： Mach 2.25 平板 近壁预测值偏低 外区外缘预测值偏高 改进建议： 内-外区划分算法 内层模型 外层模型 湍流粘性系数： 改进的BL模型、原BL模型及DNS结果 （Mach=6） Mach 6 平板 改进方法： 内-外层分界线拓展到20%边界层厚度处 Mach 6工况 BL 模型改进 原模型： 内-外层交接处 改进后湍流模型与DNS吻合较好 Mach 6 情况： 原BL模型对内-外层交界面预测出现显著偏差 基于Mach 6 DNS的k-e 及SA模型评估 充分发展湍流区（x=9.8）的湍流粘性系数及k-e模型的预测值(Ma=6) 特点： k-e模型预测值偏高； 尤其是标准k-e模型 推测： 平均密度的变化其主导作用 充分发展湍流区（x=9.8）处的湍流粘性系数及SA模型的预测值（Mach 6) 特点： SA模型预测的湍流粘性系数偏高 五、 多块结构网格有限体积程序开发—— OpenCFD-EC 求解器算法： 1) 多块结构网格（对接），支持Gridgen接口； 2) 迎风型有限体积法