合成湍流对空腔流动RANS-LES混合模拟结果的影响

作者：郭启龙; 李辰; 刘朋欣; 孙东; 张涵信

来源：空气动力学学报, 2020, 38(05): 980-988.

• 合成湍流
• RANS-LES混合模拟
• 空腔流动
• 剪切层

合成湍流作为一种能够有效抑制"灰区"问题的手段,在RANS-LES混合模拟中得到了广泛应用。由于空腔流动中存在主导的自持振荡机制,添加合成湍流对其RANS-LES混合模拟结果的影响目前还不明确。本文详细比较了合成湍流对马赫数0.6空腔流动的分区和非分区混合模拟带来的影响:对于剪切层,合成湍流显著增加了旋涡结构的三维特性和湍动能的大小;对于腔内的流动,添加合成湍流增大了后壁附近环流区的尺寸,进而降低了靠近后壁区域的剪切层动量厚度和平均压力分布,模拟结果更接近实验数据。合成湍流的使用会诱导产生更高频的模态,但是对Rossiter模态基本没有影响。通过对不同位置展向波数谱的比较,发现合成湍流对模拟结果的影响是通过改变腔内流动的三维机制而产生的。对比研究说明,如果主要关注流动的三维特性(如展向失稳模态),则来流边界层中的合成湍流脉动将对空腔流动的RANS-LES混合模拟结果有重要影响。

• 单位
  中国空气动力研究与发展中心; 国家计算流体力学实验室; 北京航空航天大学