基于三種亞格子模型的空腔振蕩流動(dòng)計(jì)算
發(fā)布時(shí)間：2020-03-09 05:00
【摘要】：使用三種亞格子應(yīng)力模型,對(duì)長(zhǎng)深比(L/D)為5的三維矩形開(kāi)式空腔的可壓縮流體進(jìn)行大渦模擬計(jì)算。研究得到的空腔自激振蕩頻率與Rossiter公式計(jì)算結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合良好,結(jié)果顯示振蕩能量主要集中在較低頻率區(qū)域,壓力幅值主要出現(xiàn)在前三階模態(tài)。Dynamic Smagorinsky-Lilly(DSM)模型在空腔前后壁面附近區(qū)域的脈動(dòng)強(qiáng)度分布比Smagorinsky-Lily(SM)模型更為接近實(shí)驗(yàn)值,Wall Adapting Local Eddy Viscosity(WALE)模型的脈動(dòng)強(qiáng)度分布與實(shí)驗(yàn)值最為接近。由空腔底部監(jiān)測(cè)點(diǎn)聲壓級(jí)分布及聲壓頻譜圖可以看出:WALE模型性能最佳,DSM模型結(jié)果也與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相符合,SM模型的預(yù)測(cè)性能略差。
【圖文】：
謚橢寡沽?ｐ０＝１００９９６Ｐａ，，滯止溫度Ｔ０＝３０９．３Ｋ，對(duì)應(yīng)的自由流速度Ｕ!＝２８０．２ｍ／ｓ，基于空腔長(zhǎng)度的雷諾數(shù)ＲｅＬ＝６．８×１０６。計(jì)算區(qū)域由空腔和空腔上方主流區(qū)域兩部分組成，坐標(biāo)原點(diǎn)在空腔底板中心處，主流區(qū)長(zhǎng)（Ｌ′）、寬（Ｗ′）、深（Ｄ′）分別平行于空腔長(zhǎng)（Ｌ）、寬（Ｗ）、深（Ｄ）。對(duì)整個(gè)流體區(qū)域劃分結(jié)構(gòu)網(wǎng)格，網(wǎng)格采用分區(qū)劃分和局部加密技術(shù)，離壁面近處稠密，遠(yuǎn)離壁面稀疏［２］。模型尺寸及網(wǎng)格分布情況如表１和圖１所示，表１中Ｙ＋表示第一層網(wǎng)格到壁面距離的量綱為一量，用來(lái)考察網(wǎng)格質(zhì)量的優(yōu)劣。表１模型尺寸及網(wǎng)格參數(shù)Ｔａｂｌｅ１ＭｏｄｅｌｓｉｚｅａｎｄｍｅｓｈｐａｒａｍｅｔｅｒｓＩｔｅｍＳｉｚｅ／ｍｍＮｕｍｂｅｒｏｆｎｏｄｅｓＹ＋Ｌ５０８１６２０～９０Ｗ１０１．６７６０～９０Ｄ１０１．６７６０～９０Ｌ′２０８２．８３２２４０～１８０Ｗ′８１２．８１７９—Ｄ′７８７．４８５—圖１計(jì)算區(qū)域及網(wǎng)格分布情況Ｆｉｇ．１Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌｄｏｍａｉｎａｎｄｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｔｈｅｇｒｉｄ在空腔底板Ｙ＝－２５．４ｍｍ的線上均勻分布Ｐ１～Ｐ１０共１０個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，點(diǎn)與點(diǎn)之間的距離為１２６
第１期白海濤，等：基于三種亞格子模型的空腔振蕩流動(dòng)計(jì)算５０．８ｍｍ，１０個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置對(duì)應(yīng)英國(guó)國(guó)防科技公司ＱｉｎｅｔｉＱ對(duì)該空腔進(jìn)行壓力脈動(dòng)測(cè)量實(shí)驗(yàn)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)，各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)分布情況如圖２所示。圖２監(jiān)測(cè)點(diǎn)分布Ｆｉｇ．２Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｐｏｉｎｔｓ２數(shù)值計(jì)算方法２．１控制方程與方法可壓縮流動(dòng)的連續(xù)方程、動(dòng)量方程和能量方程的量綱為一形式如下：鐓ρ—鐓ｔ＋鐓鐓ｘｉ（ρ—ｕ～ｉ）＝０（１）鐓（ρ—ｕ～ｉ）鐓ｔ＋鐓鐓ｘｊ（ρ—ｕ～ｊｕ～ｉ）＝－鐓Ｐ—鐓ｘｉ＋鐓σ～ｉｊ鐓ｘｊ＋鐓τｉｊ鐓ｘｊ＋鐓鐓ｘｊ（σ—ｉｊ－σ～ｉｊ）（２）鐓（Ｅ～Ｔ）鐓ｔ＋鐓鐓ｘｊ（Ｅ～Ｔ＋Ｐ—）ｕ～［ｊ］＝鐓（σ～ｉｊｕ～ｉ）鐓ｘｊ－鐓ｑ～ｊ鐓ｘｊ＋Ｓ（３）其中：ｉ，ｊ分別表示沿ｘ，ｙ方向分量；ρ，ｔ，ｕ，ｐ分別表示密度，時(shí)間，速度，壓力；σ，ＥＴ，ｑ，Ｓ分別表示正應(yīng)力，總能量，熱通量和源項(xiàng)；符號(hào)頂部“－”表示普通濾波變量；“～”表示Ｆａｖｒｅ濾波變量。參考進(jìn)口自由流變量進(jìn)行量綱為一化，參照長(zhǎng)度為空腔深度。亞格子應(yīng)力張量τｉｊ有如下定義：τｉｊ＝－（ρｕｉｕｊ－ρ—ｕ～ｉｕ～ｊ）（４）采用Ｂｏｕｓｓｉｎｅｓｑ假定，亞格子應(yīng)力使用式（５）計(jì)算：τｉｊ－１３τｋｋδｉｊ＝－
本文編號(hào)：2585732
【圖文】：
謚橢寡沽?ｐ０＝１００９９６Ｐａ，，滯止溫度Ｔ０＝３０９．３Ｋ，對(duì)應(yīng)的自由流速度Ｕ!＝２８０．２ｍ／ｓ，基于空腔長(zhǎng)度的雷諾數(shù)ＲｅＬ＝６．８×１０６。計(jì)算區(qū)域由空腔和空腔上方主流區(qū)域兩部分組成，坐標(biāo)原點(diǎn)在空腔底板中心處，主流區(qū)長(zhǎng)（Ｌ′）、寬（Ｗ′）、深（Ｄ′）分別平行于空腔長(zhǎng)（Ｌ）、寬（Ｗ）、深（Ｄ）。對(duì)整個(gè)流體區(qū)域劃分結(jié)構(gòu)網(wǎng)格，網(wǎng)格采用分區(qū)劃分和局部加密技術(shù)，離壁面近處稠密，遠(yuǎn)離壁面稀疏［２］。模型尺寸及網(wǎng)格分布情況如表１和圖１所示，表１中Ｙ＋表示第一層網(wǎng)格到壁面距離的量綱為一量，用來(lái)考察網(wǎng)格質(zhì)量的優(yōu)劣。表１模型尺寸及網(wǎng)格參數(shù)Ｔａｂｌｅ１ＭｏｄｅｌｓｉｚｅａｎｄｍｅｓｈｐａｒａｍｅｔｅｒｓＩｔｅｍＳｉｚｅ／ｍｍＮｕｍｂｅｒｏｆｎｏｄｅｓＹ＋Ｌ５０８１６２０～９０Ｗ１０１．６７６０～９０Ｄ１０１．６７６０～９０Ｌ′２０８２．８３２２４０～１８０Ｗ′８１２．８１７９—Ｄ′７８７．４８５—圖１計(jì)算區(qū)域及網(wǎng)格分布情況Ｆｉｇ．１Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌｄｏｍａｉｎａｎｄｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｔｈｅｇｒｉｄ在空腔底板Ｙ＝－２５．４ｍｍ的線上均勻分布Ｐ１～Ｐ１０共１０個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，點(diǎn)與點(diǎn)之間的距離為１２６
第１期白海濤，等：基于三種亞格子模型的空腔振蕩流動(dòng)計(jì)算５０．８ｍｍ，１０個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置對(duì)應(yīng)英國(guó)國(guó)防科技公司ＱｉｎｅｔｉＱ對(duì)該空腔進(jìn)行壓力脈動(dòng)測(cè)量實(shí)驗(yàn)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)，各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)分布情況如圖２所示。圖２監(jiān)測(cè)點(diǎn)分布Ｆｉｇ．２Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｐｏｉｎｔｓ２數(shù)值計(jì)算方法２．１控制方程與方法可壓縮流動(dòng)的連續(xù)方程、動(dòng)量方程和能量方程的量綱為一形式如下：鐓ρ—鐓ｔ＋鐓鐓ｘｉ（ρ—ｕ～ｉ）＝０（１）鐓（ρ—ｕ～ｉ）鐓ｔ＋鐓鐓ｘｊ（ρ—ｕ～ｊｕ～ｉ）＝－鐓Ｐ—鐓ｘｉ＋鐓σ～ｉｊ鐓ｘｊ＋鐓τｉｊ鐓ｘｊ＋鐓鐓ｘｊ（σ—ｉｊ－σ～ｉｊ）（２）鐓（Ｅ～Ｔ）鐓ｔ＋鐓鐓ｘｊ（Ｅ～Ｔ＋Ｐ—）ｕ～［ｊ］＝鐓（σ～ｉｊｕ～ｉ）鐓ｘｊ－鐓ｑ～ｊ鐓ｘｊ＋Ｓ（３）其中：ｉ，ｊ分別表示沿ｘ，ｙ方向分量；ρ，ｔ，ｕ，ｐ分別表示密度，時(shí)間，速度，壓力；σ，ＥＴ，ｑ，Ｓ分別表示正應(yīng)力，總能量，熱通量和源項(xiàng)；符號(hào)頂部“－”表示普通濾波變量；“～”表示Ｆａｖｒｅ濾波變量。參考進(jìn)口自由流變量進(jìn)行量綱為一化，參照長(zhǎng)度為空腔深度。亞格子應(yīng)力張量τｉｊ有如下定義：τｉｊ＝－（ρｕｉｕｊ－ρ—ｕ～ｉｕ～ｊ）（４）采用Ｂｏｕｓｓｉｎｅｓｑ假定，亞格子應(yīng)力使用式（５）計(jì)算：τｉｊ－１３τｋｋδｉｊ＝－
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1 唐學(xué)林,錢(qián)忠東,吳玉林;二階雙系數(shù)動(dòng)態(tài)亞格子應(yīng)力模型[J];水科學(xué)進(jìn)展;2004年01期
本文編號(hào)：2585732
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