XY-SAS模型中不同网格尺度限制器的影响分析

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1、2014年12月北京航空航天大学学报December2014第40卷第12期JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsV01．40No．12XY-SAS模型中不同网格尺度限制器的影响分析郑玮琳阎超+(北京航空航天大学航空科学与工程学院，北京100191)摘要：XY-SAS(Xu&YanScaleAdaptiveSimulation)模型通过在SA(Spalart-Allma-ras)模型耗散项的湍流尺度中引入基于平均涡量的冯卡门长度尺度，在不稳定流动区域具有类似LES(La

2、rgeEddySimulation)的计算性能，且不存在DES(DetachedEddySimulation)方法中RANS(ReynoldsAveragedNavier．Stokes)与LES的交界面问题．由于SAS类模型预测的湍流能谱存在高波数衰减不足的缺陷，需要进一步在湍流尺度中引入网格尺度作为限制器．采用不同形式的网格尺度限制器构造了3种XY．SAS模型，对Re=3900的圆柱绕流进行数值模拟，并与DES及实验数据进行比较．结果表明网格尺度限制器对XY．SAS模型的计算性能有较大影响，以最小网格间距作为高波数衰减限制器是较为合理的

3、选择，此时模型对于大分离流动能够达到DES的模拟能力．关键词：XY—SAS模型；冯卡门长度尺度；网格尺度；湍流模型；分离流动中图分类号：V211．3文献标识码：A文章编号：1001-5965(2014)12-1725-05InfluenceanalysisongridscalelimiterofXY-SASmodelZhengWeilinYanChao‘(SchoolofAeronauticScienceandEngineering，BeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Beijing

4、100191，China)Abstract：TheXu＆Yanscaleadaptivesimulation(XY—SAS)modelisbasedontheintroductionofthevonKarmanlengthscaleintothedestructiontermofspalart·allmaras(SA)turbulencemodel，whichresultsinalargeeddysimulation(LES)-likebehaviorinunsteadyregionsoftheflowfieldwithoutexplic

5、itgriddepend—ence．BecausetheSASmodelscouldnotprovidesufficientdampingofthesmallestscales，thegridspacingwasintroducedasthehighwavenumberdampinglimitation．ThreedifferentXY—SASmodelswereconstructedbyusingvariousgridlimitersandweretestedbythenumericalexampleofcircularcylinder

6、atRe=3900．Thenumericalresultswerecomparedwithdetachededdysimulation(DES)andexperimentaldata．Itisconcludedthat，thegridlimiterhasastronginfluenceontheperformanceofthemodelandtheminimumgridspacingisagoodlimitation，underwhichtheXY—SASmodelperformsaswellasDESmethod．Keywords：XY

7、—SASmodel；yonKarmanlengthscale；gridspacing；turbulencemodel；separationflow随着计算机技术的飞速发展，数值模拟方法在湍流研究中起到越来越重要的作用．其中，RANS／LES混合方法对传统RANS(ReynoldsAveragedNavier．Stokes)方法感到棘手的大尺度分离问题特别有效，其网格需求量远小于理想的LES(LargeEddySimulation)方法，仅略大于三维的RANS，并且对于耗散大的数值格式也能够给出令人满意的结果，是当前计算资源有限条件下的合理

8、选择和切实可行的方法．因此自问世起就受到国内外湍流研究界的广泛关注，引发了RANS／LES混合方法的研究热潮¨。21．SAS(ScaleAdaptiveSimulation)模型最早是由Men