一种工程实用的两方程转捩模型及模块化实现

作者：李立

来源：航空计算技术, 2018, 48(05): 22-33.

• 转捩
• 边界层
• 转捩模型
• 间歇因子
• 结构网格求解器

介绍一种工程实用的两方程转捩模型及其模块化软件实现方法,目的是在自研结构网格求解器中建立粘性计算时自动预测边界层转捩的能力。具体实现中,通过引入两个由当地变量定义的关于间歇因子和当地转捩动量厚度雷诺数的输送方程,并引入一组通过标定得到的经验关联关系修正公式来模化边界层的转捩过程,采用LU-SGS隐式算法进行模型方程的统一迭代求解。通过一组从低速到高速的经典算例确认计算,结果表明:发展的自由转捩预测程序对转捩位置侦测具有良好的敏感性,对涉及自然转捩、旁路转捩和分离诱导转捩的算例都有较好的适应性;通过引入自由转捩预测机制,能有效提高粘性流动精确模拟能力,提高阻力预测精度。针对跨声速和高超声速问题开展的初步应用研究还表明:尽管采用的转捩模型最初是从低速和二维问题发展得到的,但对高速流动和三维问题也部分适用,有助于提高阻力和热流的预测精度,显示其工程实用性。