發(fā)布時間：2020-10-30 17:13

　　 本文將當?shù)谼FD(Domain-free Discretization method)法與RANS(Reynolds Averaged Navier-Stokes)方程相結(jié)合模擬高雷諾數(shù)湍流。當?shù)谼FD法中,偏微分方程在解域內(nèi)節(jié)點上的離散形式可能包含解域外的點,這些解域外的點稱為外部相關(guān)點。對于非定�？蓧嚎s流動的控制方程的求解,空間離散采用Galerkin有限體積法,時間離散采用雙時間步格式,虛擬時間推進采用五步龍格-庫塔格式。利用Werner-Wengle壁面函數(shù)或Mason壁面函數(shù),將無滑移邊界條件轉(zhuǎn)化為無穿透邊界條件以及壁面切應力,降低對近壁網(wǎng)格尺度的要求。外部相關(guān)點上的法向速度分量通過無穿透條件和沿著壁面法向的線性插值計算得到,切向速度分量通過壁面函數(shù)求得的壁面剪切應力計算得到。外部相關(guān)點上的壓強通過求解簡化的動量方程獲得,溫度、層流粘性系數(shù)、密度分別通過Crocco-Busemann關(guān)系、Sutherland公式和狀態(tài)方程求得。為使流動方程封閉,使用SST湍流模型和S-A湍流模型。SST湍流模型方程中的湍流變量在外部相關(guān)點上的值通過該方程在近壁處的解析解獲得,S-A湍流模型方程中的湍流變量利用近壁處的渦粘系數(shù)的解析表達式得到。為了提高計算效率,采用動態(tài)網(wǎng)格自適應技術(shù)模擬動邊界流動問題。為了驗證本文所發(fā)展方法的可靠性,進行了繞NACA0012、RAE2822翼型和ONERA M6機翼的高雷諾數(shù)湍流流動的數(shù)值模擬,模擬結(jié)果與實驗結(jié)果吻合良好。
【學位單位】：南京航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：O35
【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 研究現(xiàn)狀
    1.2 本文的工作及內(nèi)容安排
第二章 控制方程與基本數(shù)值方法
    2.1 控制方程
    2.2 空間離散
    2.3 時間離散
    2.4 時間步長
    2.5 人工耗散
    2.6 遠場邊界條件
    2.7 湍流模型
    2.8 三維流動的控制方程
    2.9 小結(jié)
第三章 當?shù)谼FD方法向湍流RANS模擬的推廣
    3.1 網(wǎng)格節(jié)點的分類
    3.2 虛擬點的定義
    3.3 外部相關(guān)點上平均流動變量的計算
    3.4 外部相關(guān)點上湍流變量的計算
    3.5 多值點的處理
    3.6 三維問題的推廣
    3.7 小結(jié)
第四章 動態(tài)網(wǎng)格自適應
    4.1 網(wǎng)格自適應處理方案
    4.2 網(wǎng)格自適應準則
    4.3 網(wǎng)格單元的加密和稀疏
    4.4 小結(jié)
第五章 數(shù)值實驗
    5.1 NACA0012翼型亞音速繞流
    5.2 RAE2822翼型跨音速繞流
        5.2.1 實驗工況9
        5.2.2 實驗工況10
    5.3 振蕩NACA0012翼型的跨音速繞流
    5.4 ONERA M6翼型跨音速繞流
    5.5 小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 工作總結(jié)
    6.2 未來展望
參考文獻
致謝
在學期間的研究成果及發(fā)表的學術(shù)論文

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