基于延迟脱体涡模拟方法对Gurney襟翼分离流动的数值模拟

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1、测试与仿真TESTINGANDSIMULATION基于延迟脱体涡模拟方法对Gurney襟翼分离流动*的数值模拟NumericalSimulationofSeparatedFlowOverGurneyFlapBasedonDDES中国商飞北京民用飞机技术研究中心夏明张晓东钟伯文[摘要]采用基于k-ωsst湍流模型的延迟脱体模拟小尺度运动的大涡模拟方法LES，但在边界层模拟涡模拟DDES（Delayed-DetachedEddySimulation）混中，LES需要计算资源较高，且不能完全分辨出近壁流合算法对施加Gurney襟翼的两段翼进行了数值模拟，动结构，边界层分离模拟并不准确

2、。重点讨论了DDES与非定常雷诺平均方法URANS为克服RANS与LES在模拟分离流动方面的缺陷，（UnsteadyReynolds-AveragedNavier-Stokes）对Gurney近年来发展了RANS/LES混合算法，其中经典的混合算襟翼分离绕流的数值模拟能力，并与试验结果进行对法为DES算法（DetachedEddySimulation），通过对湍流比。计算结果表明DDES方法结合了URANS与大涡模型的修正，使混合算法在近壁面表现为RANS特征，模拟LES（LargeEddySimulation）的优点，在分离流场在远离物面处体现LES亚格子尺度模型的作用。但[

3、6]脱体涡模拟方面具有优势，在Gurney襟翼的流场研究DES混合算法对网格具有敏感性，网格在附面层内的中体现出更强的模拟能力。不恰当加密会使得混合算法在附面层内以LES方式模关键词：延迟脱体涡模拟Gurney襟翼k-ωsst拟，但其网格尺度远大于LES所要求的尺度，从而引起[7]湍流模型分离流动模型应力损耗（MSD），甚至出现非物理分离现象∂(ρω。针)∂(ρUiω)+=αρ[ABSTRACT]TurbulentflowoveraGurneyflapis对此类问题的解决方法是在附面层内进行参数延迟控∂t∂xisimulatedusingahybridmethodDDES(De

4、layed-Detached制，保证在附面层内采用RANS而不是LES，从而最大EddySimulation)basedonk-ωsstmodel.Themethod程度避免了模型应力损耗问题，这种混合算法的改进称combinesthepowerURANSintheattachedlayerswith为DDES（DelayedDetachedEddySimulation），即“延迟thepowerofLESinseparatedflowregions.Thenumeri-脱体涡模拟”。这种DDES混合算法近年来得到迅速发min[8]calresultsindic

5、atethattheDDESmodelcanforecastthe展，成功应用于多段翼等领域。本文采用DDES混合separationandthevortexflowmoreaccuratelyandpro-算法研究了施加Gurney襟翼的多段翼绕流，通过对比videmorereasonableforcecoefficients.Theresultsshow试验数据，分析DDES混合算法对Gurney襟翼分离流DDESmethodsareveryefficienttodealwiththeseparated动的数值模拟。flowoverGurneyflap.Keywords:D

6、DESGurneyflapk-ωsstturbu-1 数值方法lencemodel Separatedflow1.1控制方程本文运用有限体积法求解三维非定常N-S方程，直Gurney襟翼放置于多段翼主翼后缘，是一种构造角坐标系下的三维非定常N-S方程的积分守恒形式为：简单而增升效果特别显著的增升部件，由于它在改善多∂(ρκ)段翼气动性能方面具有很大作用，20世纪80年代以来。（1）∂t[1-5]国内外对Gurney襟翼进行了大量试验和数值研究。目前在Gurney襟翼研究中采用较多的是求解雷诺平列向量为：均N-S方程组方法，在附体和小分离流动中，RANS可ρρ

7、以取得较好结果，但难以准确模拟大范围分离流动。为ρuρuq+pIx克服这一缺点，人们发展了可直接求解大尺度运动并仅W=ρv，=ρvq+pIy，ρwρwq+pIzρEρHq*　中国商飞公司前沿课题（12GS08）资助。114航空制造技术·2014年第16期测试与仿真测试与仿真TESTINGANDSIMULATIONTESTINGANDSIMULATION0