基于大渦模擬的超聲速激波/湍流邊界層相互干擾研究
發(fā)布時間：2021-08-07 20:55
激波與湍流邊界層相互干擾（SWBLI）作為超聲速/高超聲速飛行器中最引人注目的物理現(xiàn)象之一,其內(nèi)在的非定常性對飛行器的氣動性能和材料壽命有著不可估量的影響。目前來說,關(guān)于SWBLI中復(fù)雜的流動機理仍然沒有被完全理解。要想對SWBLI認(rèn)識更進一步,必須將高精度的CFD模擬技術(shù)和先進物理實驗緊密地結(jié)合。首先,通過對一般坐標(biāo)系下的Navier-Stokes方程組進行一系列變換,本文最終建立了大渦模擬的控制方程的完整形式。其中,濾波后產(chǎn)生的不封閉項通過動態(tài)亞格子模型進行處理。采用具有五階精度的WENOZQ格式對無粘通量進行離散,以實現(xiàn)計算在光滑區(qū)的高精度以及在間斷附近的穩(wěn)定性。時間推進采用具有三階精度的Runge-Kutta法進行處理。采用回收/調(diào)節(jié)方法作為入口湍流生成技術(shù)。通過回顧用于不可壓流和可壓流的“回收/調(diào)節(jié)”方法的理論基礎(chǔ),建立了適用于超聲速來流條件下湍流邊界層的回收方法,并在平板湍流邊界層上進行了驗證。在已經(jīng)生成的湍流邊界層的基礎(chǔ)上,著重研究了反射式SWBLI流場中的若干問題。研究結(jié)果表明,激波/邊界層干擾后產(chǎn)生的湍流脈動主要分布在自由剪切層以及再附邊界層中。...
【文章來源】：南京航空航天大學(xué)江蘇省 211工程院校
【文章頁數(shù)】：91 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
反射式SWBLI流場示意圖
圖 1.2 基于 IC-PLS 技術(shù)捕獲的流向渦[9]/邊界層相互干擾的數(shù)值研究工作獲得了令人及在算法上的改進。Touber 和 Sandham[10]采用統(tǒng)的研究。首先開展了數(shù)值結(jié)果對網(wǎng)格分辨率個計算的時間跨度超過104無量綱時間，采用傅量與實驗結(jié)果基本吻合。Jammalamadaka 等人LI 進行了數(shù)值研究，發(fā)現(xiàn)干擾過程中產(chǎn)生的湍對湍動能輸運方程各項進行仔細的檢查以及對場直接存在著持續(xù)的能量交換，并且能量交換ello 等人[12]采用 LES 對強入射激波下的反射式4 104。在強相互干擾中最明顯的特征就是大提過，在數(shù)值計算中很難從背景湍流中直接提asquariello 對瞬時流場進行了時空濾波。圖 1.色表示流向速度u 0的等值面，白色和黑色部中可以觀察到，在分離泡頂部附近存在著反旋
巨大提升以及在算法上的改進。Touber 和 Sandham[10]采用 LES 對反擾進行了系統(tǒng)的研究。首先開展了數(shù)值結(jié)果對網(wǎng)格分辨率、計算域性分析。整個計算的時間跨度超過104無量綱時間，采用傅里葉變換寬和峰值能量與實驗結(jié)果基本吻合。Jammalamadaka 等人[11]采用 D射式 SWBLI 進行了數(shù)值研究，發(fā)現(xiàn)干擾過程中產(chǎn)生的湍動能主要的增長。在對湍動能輸運方程各項進行仔細的檢查以及對比后發(fā)現(xiàn)場和平均流場直接存在著持續(xù)的能量交換，并且能量交換的強度隨。Pasquariello 等人[12]采用 LES 對強入射激波下的反射式 SWBLI 進諾數(shù)高達14 104。在強相互干擾中最明顯的特征就是大分離流動。前文已經(jīng)提過，在數(shù)值計算中很難從背景湍流中直接提取出想要個問題，Pasquariello 對瞬時流場進行了時空濾波。圖 1.3 展示了流場結(jié)構(gòu)，藍色表示流向速度u 0的等值面，白色和黑色部分表示流0 。從圖中可以觀察到，在分離泡頂部附近存在著反旋流向渦對。的是，這些 G rtler 渦并不固定在某個特定的展向位置上，而是隨著緩慢的運動。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]壓縮拐角激波與旁路轉(zhuǎn)捩邊界層干擾數(shù)值研究[J]. 童福林,唐志共,李新亮,吳曉軍,朱興坤. 航空學(xué)報. 2016(12)
[2]超聲速層流/湍流壓縮拐角流動結(jié)構(gòu)的實驗研究[J]. 武宇,易仕和,陳植,張慶虎,岡敦殿. 物理學(xué)報. 2013(18)
[3]可壓縮湍流邊界層近壁區(qū)馬蹄渦的演化[J]. 史萬里,葛寧,陳林,唐登斌. 空氣動力學(xué)學(xué)報. 2011(06)
博士論文
[1]激波/湍流邊界層相互作用流場組織結(jié)構(gòu)研究[D]. 王博.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2015
[2]渦輪流場大渦模擬與擬序結(jié)構(gòu)研究[D]. 史萬里.南京航空航天大學(xué) 2012
[3]高超聲速進氣道內(nèi)激波/邊界層干擾及射流式渦流發(fā)生器的流動控制方法研究[D]. 陳逖.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2012
本文編號：3328526
【文章來源】：南京航空航天大學(xué)江蘇省 211工程院校
【文章頁數(shù)】：91 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
反射式SWBLI流場示意圖
圖 1.2 基于 IC-PLS 技術(shù)捕獲的流向渦[9]/邊界層相互干擾的數(shù)值研究工作獲得了令人及在算法上的改進。Touber 和 Sandham[10]采用統(tǒng)的研究。首先開展了數(shù)值結(jié)果對網(wǎng)格分辨率個計算的時間跨度超過104無量綱時間，采用傅量與實驗結(jié)果基本吻合。Jammalamadaka 等人LI 進行了數(shù)值研究，發(fā)現(xiàn)干擾過程中產(chǎn)生的湍對湍動能輸運方程各項進行仔細的檢查以及對場直接存在著持續(xù)的能量交換，并且能量交換ello 等人[12]采用 LES 對強入射激波下的反射式4 104。在強相互干擾中最明顯的特征就是大提過，在數(shù)值計算中很難從背景湍流中直接提asquariello 對瞬時流場進行了時空濾波。圖 1.色表示流向速度u 0的等值面，白色和黑色部中可以觀察到，在分離泡頂部附近存在著反旋
巨大提升以及在算法上的改進。Touber 和 Sandham[10]采用 LES 對反擾進行了系統(tǒng)的研究。首先開展了數(shù)值結(jié)果對網(wǎng)格分辨率、計算域性分析。整個計算的時間跨度超過104無量綱時間，采用傅里葉變換寬和峰值能量與實驗結(jié)果基本吻合。Jammalamadaka 等人[11]采用 D射式 SWBLI 進行了數(shù)值研究，發(fā)現(xiàn)干擾過程中產(chǎn)生的湍動能主要的增長。在對湍動能輸運方程各項進行仔細的檢查以及對比后發(fā)現(xiàn)場和平均流場直接存在著持續(xù)的能量交換，并且能量交換的強度隨。Pasquariello 等人[12]采用 LES 對強入射激波下的反射式 SWBLI 進諾數(shù)高達14 104。在強相互干擾中最明顯的特征就是大分離流動。前文已經(jīng)提過，在數(shù)值計算中很難從背景湍流中直接提取出想要個問題，Pasquariello 對瞬時流場進行了時空濾波。圖 1.3 展示了流場結(jié)構(gòu)，藍色表示流向速度u 0的等值面，白色和黑色部分表示流0 。從圖中可以觀察到，在分離泡頂部附近存在著反旋流向渦對。的是，這些 G rtler 渦并不固定在某個特定的展向位置上，而是隨著緩慢的運動。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]壓縮拐角激波與旁路轉(zhuǎn)捩邊界層干擾數(shù)值研究[J]. 童福林,唐志共,李新亮,吳曉軍,朱興坤. 航空學(xué)報. 2016(12)
[2]超聲速層流/湍流壓縮拐角流動結(jié)構(gòu)的實驗研究[J]. 武宇,易仕和,陳植,張慶虎,岡敦殿. 物理學(xué)報. 2013(18)
[3]可壓縮湍流邊界層近壁區(qū)馬蹄渦的演化[J]. 史萬里,葛寧,陳林,唐登斌. 空氣動力學(xué)學(xué)報. 2011(06)
博士論文
[1]激波/湍流邊界層相互作用流場組織結(jié)構(gòu)研究[D]. 王博.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2015
[2]渦輪流場大渦模擬與擬序結(jié)構(gòu)研究[D]. 史萬里.南京航空航天大學(xué) 2012
[3]高超聲速進氣道內(nèi)激波/邊界層干擾及射流式渦流發(fā)生器的流動控制方法研究[D]. 陳逖.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2012
本文編號：3328526
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