高雷诺数下均匀各向同性湍流的数值模拟与分析

1144766066 · 发表于 2022-5-13 09:07:01

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在工业研究中，针对流体的数值模拟是非常重要的组成部分，而高雷诺数下的湍流数值模拟一直是流体数值模拟的热点。其中各向同性均匀湍流和槽道流是最基本，也是最有效的研究对象。在对各项同性均匀湍流和槽道流的研究中，影响因素有很多，其中网格数的选取和各种粘性的选取对于结果的影响是最为显著的。网格数的选取在造成计算量的增加的同时，对计算结果的准确性也会造成影响。流体的分子粘性模型所引起的湍流粘性以及数值格式所引起的数值粘性主要影响各项同性湍流的能谱，而能谱是最重要并且最能表现各尺度湍流在某一时刻场的特征的量之一。所以，探究不同网格尺度以及流体的分子粘性模型对各项同性湍流的影响是非常必要的。另外，湍动能的时间标度在表现了湍流时间耗散特性也能反映网格对于结果的影响，所以也应该加深对该参数的深入研究。基于以上，本文应用643和1283网格，采用不同粘性，对各向均匀同性的能谱与时间标度率进行了计算。并对耗散项对不同尺度部分的能谱的影响进行定性分析。对于槽道流，在雷诺数Reτ=2000的情况下，应用LES方法进行了数值模拟。所得结果表明：计算区域以及边界条件对于结果的影响是非常显著的，无论对于平均速度还是脉动信息都有一定的影响，尤其是对边界层区域。本文的一切数值模拟均应用LES大涡模拟方法。对于各向同性均匀湍流，采用Smagorinsky模型。而对于槽道流采用WALE模型以优化对于边界层的模拟。

高雷诺数下均匀各向同性湍流的数值模拟与分析

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