k-ω sst两方程湍流模型中参数影响的初步分析

《k-ω sst两方程湍流模型中参数影响的初步分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、万方数据第28卷第2期2010年4月空气动力学学报ACTAAERODYNAMICASINICAV01．28。No．2Apr．，2010文章编号：0258—182512010)02一0213一05肛∞SST两方程湍流模型中参数影响的初步分析周宇，钱炜祺，邓有奇，马明生(中国空气动力研究与发展中心，四川绵阳62looo)摘要：Menter的}mSST两方程湍流模型在流体力学计算中有良好表现。利用均匀试验设计方法对}∞sST模型中八个参数在小攻角亚声速、跨声速和大攻角三种典型的翼型绕流流场计算中的影响规律进行了分析。分析结

2、果表明在附着流中参数口。是对流场的影响最大的参数；而在分离流中，参数口l对流场的影响与湍流产生与耗散等项的作用相当，模型中的四个参数：缸、珐、p’和口：的取值都会对计算结果有较大的影响。关键词：肛mSST两方程湍流模型；翼型；均匀试验设计中图分类号：V211．3文献标识码：AO引言随着计算机技术与计算流体力学的发展，人们开始越来越多依靠计算手段来研究全机、多段翼的绕流以及工程内流等复杂流动。在这些复杂流动中湍流的影响变得很重要，例如对于常见的逆压梯度影响产生的流动分离现象，湍流的动量输运作用使得流动“粘”在壁面上。因

3、此如果对湍流的输运作用估计过小如层流，流动分离现象将会出现的更加频繁[1]。而如果对湍流输运作用估计过度如}e两方程模型，将会使流动分离延迟甚至使流动不发生分离。因此在流体力学计算中湍流计算模型的优劣将会对计算结果产生重要的影响。目前，工程上已建立起多种湍流模型，这些模型或多或少都含有经验参数，这些参数的取值大都是通过一些特殊条件下的实验结果来标定的，未必对所有流动情况都适用，因而在实际应用中，通常需要针对一些特定的流动类型对这些参数值进行调整。但是，对这些参数进行调整，首先需要分析模型参数的取值对计算结果的影响规律

4、和影响大小。因此，本文以工程上广泛应用的}甜SST两方程湍流模型为研究对象，对模型中的八个模型参数对计算结果的影响进行了初步的分析。1肛国SST两方程模型在两方程涡粘性湍流模型中，肛e模型能够较好地模拟远离壁面冗分发展的稿流流动，而}cc，模型则更为广阔地应用于各种压力梯度下的边界层问题。为了集合两种模型的特点，MenterFR提出了}∞SST两方程模型嘲，它是一种在工程上得到广泛应用的混合模型，在近壁面保留了原始}(￡，的模型，在远离壁面的地方应用了}e模型，其涡粘系数和是方程以及叫方程可以写成如下形式：蜥。盂瓦五

5、丽口1定警。老[c产十唧t，差]+b若一p。彬(勖=一ID万万)害2去[c户+郇t，考]+}。差一肛2+2(1一F。)∥盆三娑要其中。为涡量，F22ta】血(磁)，魄一nlax(2矿篙丽5凳)；了为距壁面的距离。模型中的参数取值为：妒=Fl咖+(1一F1)池。其中：混合函数F1=tanh(arg{)；蝣t刮n(max(志；凳)；掰)，CDk=max(2P盯以丢差老舯q。)。第一组参数幽设定口l=0．31，以】=O．85，∞=O．5，*收稿日期：2009—01—26；修订日期：2009一04—28作者简介：周宇(198

6、4一)，男，安徽怀远人，研究实习员，主要研究领域：系统辨识．万方数据空气动力学学报第28卷卢l=O．075。卢‘=0．09，K=O．41，yl=J9l／卢’一∞∥／~／卢’。第二组参数伍设定口l=O．31，m2—1．0，血=0．856，屉；o．0828，J9‘=o．09，K=o．41，y2=忍席。一d幺∥／~／卢’。对于第一组参数的取值，对应于Wilcox的}山模型[341；对于第二组参数的取值，对应于标准}E模型。模型中混合函数FI的作用就是完成模型由近壁面的惫_叫模型到远离壁面的惫．￡模型的过渡。2肛∞SST模型

7、的参数影响分析2．1RAE2822翼型跨声速绕流计算首先选取如下的典型湍流流动工况：RAE2822翼型，来流马赫数为0．734，翼型攻角为3．19。，基于翼型弦长f的流动雷诺数为6．5×106。在计算过程中，取计算域为距离翼型16倍弦长，用200×60的C型网格离散。近壁第一层网格到壁面的距离为1×1o-5f，如图1所示。计算时在外边界均用特征边界条件处理，在翼型表面边界用无滑移边界条件。计算时的时间推进采用I，USGS方法，对流项的空间导数计算采用的是Roe的通量差分格式，扩散项和源项的空间导数离散采用的是中心差分

8、格式∞]。采用此数值方法，利用肛ct，SST模型中参数的常用值，可计算出翼型表面的压力分布，该计算结果与实测结果的比较如图2示，可以看到，计算结果和实测结果符合较好。圈l计算网格局部Fj吕lC帅putationalgrid接下来分析湍流模型中参数的影响，肛∞SST两方程模型中的主要参数有八个：p。、以，、乳。、届、口，、以2，嘞、岛，其常用值分