使用GAO-YONG方程组对湍流边界层拟序结构特性的研究.pdf

《使用GAO-YONG方程组对湍流边界层拟序结构特性的研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第18卷第3期航空动力学报VoI.18No.32003年6月JournalofAerospacePowerJun.2003!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!文章编号：1000-805（52003）03-0313-09使用GAO-YONG方程组对湍流边界层拟序结构特性的研究刘波，高歌（北京航空航天大学能源与动力工程学院，北京100083）摘要：与以往的湍流模型不同，GAO-YONG不可压湍流控制方程组不需要任何经验系数及壁面函数。其级数形式的

2、能量方程与非线性现象多尺度层次相对应，具备了描述湍流统计平均和拟序结构的双重功能。本文采用交错网格和SIMPLE方法求解GAO-YONG不可压湍流方程组，考察了GAO-YONG方程组中能量方程阶数以及计算网格对拟序结构的影响，证明了该方程在描述拟序结构方面具有一定的适定性。关键词：航空、航天推进系统；湍流；GAO-YONG方程；拟序结构中图分类号：V211.7；V211.1；O357.5文献标识码：ATheSimulationofCoherentStructureinTurbulenceBoundaryLayerUsingGA

3、O-YONGTurbulenceEguationsLIUBo，GAOGe（BeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Beijing100083，China）Abstract：UnIikewideIyusedturbuIencemodeIs，theGAO-YONGmodeIeguationsusenoempiricaIcoefficientsorwaIIfunctions.AndseriesformofenergyeguationcorrespondstothescaIesofn

4、onIinearity.Inthispaper，two-dimensionaI，incompressibIeturbuIentboundaryIayerwithzeropressuregradientisnu-mericaIIysimuIatedwithGAO-YONGturbuIencemodeI.EmpIoyingstaggeredgridarrangement，anincom-pressibIeSIMPLEcodeisused.ThecaIcuIationsuccessfuIIysimuIatesthecoherents

5、tructuresinthetur-buIentboundaryIayerandtheeffectoftheorderoftheenergyeguationandgridscaIesonthecoherentstructures.AIItheresuItsverifytheadaptabiIityoftheeguationstoreaIintermittentturbuIentfIow.Keywords：aerospacepropuIsionsystem；turbuIence；GAO-YONGrationaImodeI；coh

6、erentstructure表现为：在通常的长时间平均中，它们和其它不规1引言则运动将一起被过滤掉。“拟序结构”，或称相干结构，是指在切变湍流切变湍流场中拟序结构的发现，丰富和深化场中不规则地被触发的一种序列运动，它的起始了人们对于湍流机理不同侧面的认识；改变了人时刻和位置是不确定的，而且它的运动形式、强度们认为湍流脉动是完全随机过程的传统观点；展和尺度随着流动类型（如射流、尾流和壁面湍流示了湍流表观的无序运动中包含的某种内在有序等）的不同而不同，但一经触发，它就以某种确定性，这种有序的结构在湍流动能的产生与湍流的的次序发展成

7、特定的运动状态。它的这种特点还维持起主导作用，是湍流的又一本质性流动特征。收稿日期：2002-06-10；修订日期：2002-09-06作者简介：刘波（1978-），男，陕西西安人，北京航空航天大学能源与动力工程学院硕士生.314事实上，通过对湍流拟序结构的研究，使人们能更能真实反映高阶项影响。这导致了大涡模型不得全面和深入地认识湍流发生、发展和演化的过程，不采用很密的网格（106~108），而且计算结果与真了解和掌握各种尺度涡结构对雷诺应力、质量能实间歇流动仍有偏离，违背了建立大涡模拟的初量的传输的不同贡献，从而推动湍流研究

8、的发衷［2］。N-S方程可以在连续介质概念成了的最小展。同时，对湍流拟序结构的研究与减阻、降噪和尺度上描述湍流，并且展示各种结构现象，但是传热传质等工程实际问题也密切相关。N-S方程的直接数值模拟所能适应的Reynokks数湍流边界层中拟序结构的发现是对传统的湍范围远远低于大