SST-DDES模型在大分离流动问题中的应用

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1、第49卷第2期2017年4月南京航JournalofNanjingDOI：10．16356／j．1005—2615．2017．02．009空航天大学UniversityofAeronautics学报{女AstronauticsSST—DDES模型在大分离流动问题中的应用胡偶1赵宁2沈志伟2(1．中国直升机设计研究所，景德镇，333000；2．南京航空航天大学航空宇航学院，南京，210016)V01．49No．2Apr．2017摘要：采用基于SST肛∞湍流模型耦合延迟脱体涡模拟技术(Delayeddetached-eddysimulation，DDES)的SST—DDES模型，数值求

2、解Navier_Stokes方程。并针对低速流动问题，发展了基于隐式双时间步方法的低速预处理技术，用于数值模拟低速、高雷诺数湍流大分离流动问题。数值模拟了低速大迎角三角翼绕流及大迎角6：1椭球绕流，观察到与物理现象相一致的旋涡特征，且得到的定量数值结果与实验数据相吻合。关键词：SST肛∞湍流模型；延迟脱体涡模拟；预处理；Navier_Stokes方程；分离流动中图分类号：V211文献标志码：A文章编号：1005～2615(2017)02一0206一06SimulationofLargeSeparatedFlowswithSST_DDESModelHUO“1，ZHA0Ni咒g2，SH

3、ENZ^i叫ei2(1．ChinaHelicopterResearchandDevelopmentInstitute，Jingdezhen，333000，China；2．CollegeofAerospaceEngineering，NanjingUniversityofAeronautics＆Astronautics，Nanjing，210016，China)Abstract：ThenumericalmethodforsolvingNavier—StokesequationsisdevelopedbasedontheSST肛叫turbulencemodelandthedelayedd

4、etached—eddysimulation(DDES)．Meanwhile，thepreconditioningtechniquecoupledwithimplicitdualtimesteppingapproachisimplementedtosimulatelargeseparatedflowswith10wspeedandhighReynoldsnumber．Lowspeedflowoveradeltawingandseparationflowsarounda6：1prolatespheroidaresimulated．Thesimulatedcomplexvortexst

5、ructuresagreewellwithphysicalanalyzedresultsandexperimentaldata．Keywords：SST肛叫turbulencemodel；delayeddetachededdysimulation；preconditioning；Navier—Stokesequations；separatedflows在直升机、固定翼等飞行器设计领域，大分离流动和旋涡主导流动是经常会遇到的流动现象，如飞机大迎角飞行时机翼后部形成分离涡、直升机旋翼脱出的尾迹涡等，这些脱体涡结构在形成、发展、破碎等过程中，存在着复杂的流动机理，在整个流场中起着主导作用

6、。因而，开展湍流大分离流动问题研究，具有实际的工程应用价值，而在数值计算技术方面，建立高效、高精度的数值模拟技术，形成能够有效模拟高雷诺数大分离流动问题的方法，将是一项十分有意义的工作。雷诺平均Navier—Stokes(ReynoldsaverageNavier-Stokes，RANS)方程耦合湍流模型(如SA一方程模型、SST忌一叫两方程湍流模型)，在处理高雷诺数湍流问题中得到了广泛且成功的应用，但是对于湍流大分离流动问题，该方法面临不小的技术障碍。目前，大涡模拟技术[1](Largeeddysimula—tion，LES)被认为是处理存在涡结构流动问题的有效方法，但是由于其网

7、格需求量大、计算耗时，在基金项目：国家重点基础研究发展计划(“九七三”计划)(2014cB046201)资助项目；国家自然科学基金(11432007)资助项目。收稿日期：2016—12—15；修订日期：2017一03一01通信作者：胡偶，男，工程师，E-mail：huou—nuaa@nuaa．edu．cn。引用格式：胡偶，赵宁，沈志伟．SST-DDES技术在大分离流动问题中的应用[J]．南京航空航天大学学报，2017，49(2)：206—211．HU0u，ZHA0Ni