网络中心讲座2018-李新亮-Part2 .pptVIP免费

高精度差分格式及湍流数值模拟（二）李新亮中国科学院力学研究所网络中心培训讲座邮箱：lixl@imech.ac.cn网盘：http://pan.baidu.com/s/1slfC5YlPart2.湍流与转捩的模拟1.前言2.转捩的预测3.雷诺平均方法(RANS)及模型4.大涡模拟(LES)一、前言1.湍流及转捩：工程应用需求大型飞机：减阻、降噪平板边界层转捩过程中的摩擦阻力系数分布从层流转捩到湍流，摩擦阻力系数大幅增加（原先的6倍）运载火箭、导弹：转捩位置、热防护吸气式高超声速飞行器：激波-湍流边界层干扰、湍流混合湍流噪声、气动光学问题2、湍流（转捩）是重要的理论问题“百年难题”理论意义：偏微方程存在唯一性、非线性系统、混沌、……OsborneReynolds(1842-1912)Reynolds实验1883Reynolds圆管流动实验3、湍流（转捩）问题是CFD的重点及难点问题影响计算结果的要素：网格质量、湍流（转捩模型）、数值方法湍流、转捩模型仍有待进一步发展分离等复杂流动，模型误差偏大Reynolds平均（RANS）大涡模拟（LES）直接数值模拟（DNS）湍射流的涡量分布：DNSRANS平均场大尺度流场全部尺度流场瞬时温度场流动机理、流动控制评估、改善湍流模型4.湍流问题数值计算的主要手段CopyrightbyLiXinliang91.经验公式法),(ReReMafxx转捩位置z200400600800100000.0010.002transitionflowlaminarflowBlasiusKarmanblowandsuctionperturbationregionTransitiononsetofHorvath'sexperment(a)CfMach6钝锥边界层表面的摩擦系数分布(Lietal.Phys.Fluid.22，025105，2010.Lietal.AIAAJ.46（11），2899-2913，2008)x摩阻或热流转捩起始点（transitiononset)转捩峰（transitionpeak)充分发展湍流区2004015.02325.037.510ReeeMMtrL球锥的转捩Reynolds数eM边界层外缘的Mach数3048.0/197.0240ReeMtrLe动量厚度定义的转捩Reynolds数二、转捩的预测方法CopyrightbyLiXinliang102.eN方法)ˆ(ˆ)()(txixtxiriefeeffxLST理论：积分起始点x),(xi0),(xi0xxixdxexAxA0),(0)(/)(扰动波进入中性曲线后，开始增长，局部增长率为),(xi0xxxixdxexAxA0),(0)(/)(eN理论：扰动波增长到eN倍，即发生转捩N值需要由实验（或经验）确定，通常为8~11,即扰动增长4个量级（10000倍）左右。在不可压缩及航空领域（亚、跨、超）较为成熟。在航天领域（高超声速），还有待检验。不足之处：未考虑扰动波进入中性曲线前的衰...