艦載飛行器在艦船表面起降作業(yè)時,會受到艦船表面尾流場的氣動干擾,嚴重時會造成重大安全事故。傳統(tǒng)的RANS方法對這類尾流場捕捉精度往往略有不足,而近年來發(fā)展起來的DES算法可以有效的捕捉流動中的關(guān)鍵渦結(jié)構(gòu),且其計算量遠遠小于LES方法。DES方法綜合了LES和RANS方法的優(yōu)點,在分離區(qū)使用LES方法,而在其他區(qū)域則自動調(diào)節(jié)為RANS方法,是一種可靠高效的三維非定常湍流流動模擬求解方法。在本研究中,開發(fā)出了一套基于非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的DES流動求解器,包括無粘和粘性通量離散的有限體積空間離散、顯式Runge-Kutta和隱式LU-SGS迭代格式的雙重時間步方法,并選擇修正物面距離的S-A模型作為單一湍流模型,其中無粘通量的離散采用通量差分分裂Roe格式。為了減少模擬時間和提高效率也實現(xiàn)了求解器的并行計算,其中包含了尋找均衡的網(wǎng)格劃分和數(shù)據(jù)傳遞策略。然后應(yīng)用一個標準的后臺階流動算例來完成求解器的驗證工作,通過對比分析數(shù)值模擬結(jié)果與實驗數(shù)據(jù),證實了此流動求解器正確性、可行性和穩(wěn)健性,并具有較好的精度。最后將DES流動求解器應(yīng)用于某艦船模型艦面流場的大分離流動的數(shù)值模擬,并與成熟的雷諾平均方法（RAN... 

【文章頁數(shù)】：83 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景
        1.1.1 艦面流場與艦載機起降研究背景
        1.1.2 DES方法研究背景
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 艦船氣流場研究現(xiàn)狀
        1.2.2 DES方法研究現(xiàn)狀
    1.3 本文主要研究工作
第二章 數(shù)學模型和公式
    2.1 引言
    2.2 非定常N-S方程及預(yù)處理形式
    2.3 DES方法的湍流模型
        2.3.1 雷諾平均N-S方程
        2.3.2 S-A湍流模型
        2.3.3 DES方法
    2.4 邊界條件
    2.5 小結(jié)
第三章 離散與數(shù)值格式
    3.1 引言
    3.2 有限體積空間離散
        3.2.1 非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
        3.2.2 無粘通量的離散
        3.2.3 梯度估算
        3.2.4 粘性通量的離散
    3.3 雙重時間積分
        3.3.1 物理時間離散
        3.3.2 虛擬時間步
    3.4 邊界條件處理
        3.4.1 物面邊界條件
        3.4.2 遠場邊界條件
        3.4.3 其它邊界條件
    3.5 渦粘性解耦求解過程
    3.6 小結(jié)
第四章 后向臺階流動算例的驗證及分析
    4.1 引言
    4.2 流動結(jié)構(gòu)
        4.2.1 計算域
        4.2.2 網(wǎng)格劃分
        4.2.3 邊界條件和時間步
    4.3 數(shù)值模擬計算與結(jié)果分析
    4.4 小結(jié)
第五章 艦面流場數(shù)值模擬研究
    5.1 引言
    5.2 流動結(jié)構(gòu)
        5.2.1 計算模型
        5.2.2 計算域
        5.2.3 網(wǎng)格劃分
        5.2.4 邊界條件和時間步
    5.3 計算結(jié)果及分析
        5.3.1 來流偏角 0°
        5.3.2 來流偏角 30°
    5.4 小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 全文總結(jié)
    6.2 后續(xù)工作展望
參考文獻
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于DES方法平底水力旋流器內(nèi)部流場特征的數(shù)值分析[J]. 蘇東濤,郭雪巖.  力學季刊. 2014(01)
[2]基于SA湍流模型的DES方法應(yīng)用[J]. 陳江濤,張培紅,周乃春,鄧有奇.  北京航空航天大學學報. 2012(07)
[3]艦船艦面空氣流場的CFD數(shù)值模擬探討[J]. 曲飛,陸超,姜治芳,王濤.  中國艦船研究. 2009(05)
[4]基于湍流尺度的混合RANS/LES模型[J]. 李斌,吳頌平.  北京航空航天大學學報. 2008(07)
[5]翼型失速特性的RANS方法與DES方法數(shù)值模擬對比分析[J]. 李棟,Igor Men′shov,中村佳朗.  西北工業(yè)大學學報. 2006(02)

碩士論文
[1]后臺階流動傳熱的格子Boltzmann模擬[D]. 孫凱華.天津大學 2009
[2]艦船周圍氣流場數(shù)值模擬方法及分布規(guī)律的研究[D]. 呂紅.哈爾濱工程大學 2008



本文編號：3702983