细长旋成体背风面非对称流场的DES模拟

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1、第42卷第6期2012年11月航空计算技术AeronauticalComputingTechniqueV01．42No．6NOV．2012细长旋成体背风面非对称流场的DES模拟夏明1，钟伯文1，李栋2(1．中国商飞北京民用飞机技术研究中心，北京102211；2．西北工业大学翼型叶栅空气动力学国防科技重点实验室，陕西西安710072)摘要：利用脱体涡模拟DES方法对细长旋成体非对称绕流进行数值模拟，比较了基于S—A溃流模型的DES与RANS方法对背风面非对称分离涡的数值模拟能力，发现在大迎角非对称涡未破裂情况下，D

2、ES与RANS均能模拟出与实验相符的非对称绕流；当迎角增大，背风面非对称涡发生破裂时，RANS无法准确捕捉到背风面流场的非定常性，而DES能准确预测非对称涡的飘起与破裂，并与实验值接近。计算结果表明：与RANS方法相比，DES方法具有更好的模拟大攻角，大分离流动的能力，尤其在非对称流场的分离涡破裂模拟方面具有明显优势，能够更真实模拟出细长旋成体背风面分离涡破裂之后的非定常流动特征。关键词：细长旋成体；大迎角；非对称涡；脱体涡模拟；涡破裂中图分类号：V211文献标识码：A文章编号：1671．654X(2012)06

3、—0005—04DESMethodforAsymmetricSeparatedFlowontheLeewardSideofSlenderBodyXIAMin91，ZHONGBo—wenl，LIDon92(1．BeijingAeronauticalScienceandTechnologyResearchInstitute，COMAC，Beijing100083，China；2，NationalKeyLaboratoryofAerodynamicDesignandResearch，Ⅳ胛U，Xi7an710072，Ch

4、ina)Abstract：Turbulentflowsoveraslenderbodyatdifferenthighanglesofattackweresimulatednumerical—lyusingDESandRANSapproach．Thelocationandstrengthofseparatedvortex．flowfieldandpressuredistributiononthesurfacewerecomparedwithDESandRANSbasedonS．Amodel．ItiSclearlyf

5、oundthatbothmodelsperformedwellforthesteadyasymmetricalflowsathiighangleofattack，however，withfurtherincreaseinincidence，DEScanpredicttheunsteadycharacteristicandbreakdowninasymmetricalseparatedvorticesaroundslenderleeside．Theresultsofnumericalsimulationshowth

6、attheDESmodelismoresuitableforthecomplexseparatedflowaroundtheslenderbodyatextremelyhighangleofattack．Keywords：slenderbody；highincidence；asymmetricalvortex；detached．eddysimulation；vortexbreak—dOwn引言细长旋成体虽然几何形状简单，但其在大攻角下的绕流问题却非常复杂，并且随着迎角的变化会出现不同的流态¨j，细长旋成体在大迎角

7、下的菲对称涡可以诱导出很大的侧向力，将严重影响新一代战机、导弹等飞行体的灵活性以及机动性。预测大迎角下的非对称分离流动对飞行器的气动性能改善有着重要的影响，具有很大的工程应用价值。目前湍流的数值模拟主要分为直接数值模拟DNS(DirectNumericalSimulation)、大涡模拟LES(LargeEddySimulation)和雷诺平均方法RANS三类。RANS方法在数值模拟大迎角细长旋成体绕流问题中应用最为广泛，RANS方法的应用范围仅限制于模拟大迎角下的定常没有发生涡破裂的非对称分离涡心J，在特大迎角

8、分离涡发生破裂的情况下，由于RANS只给出了湍流流场的统计平均量，因此对大范围分离流动很难得到准确结果，无法精确反映流动的瞬时特性。脱体涡模拟DES方法是一种新的计算湍流流动方法，通过对湍流模型的修正，使DES方法在近壁面表现为RANS特征，在远离物面处体现LES亚格子尺度模型的作用，综合两者的优势，使大雷诺数下大分离流动的数值模拟方法提高一大步，模拟紊流流动是非常有效的