發(fā)布時(shí)間：2020-10-30 17:13

　　 本文將當(dāng)?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(dāng)?shù)谼FD法中,偏微分方程在解域內(nèi)節(jié)點(diǎn)上的離散形式可能包含解域外的點(diǎn),這些解域外的點(diǎn)稱為外部相關(guān)點(diǎn)。對(duì)于非定�？蓧嚎s流動(dòng)的控制方程的求解,空間離散采用Galerkin有限體積法,時(shí)間離散采用雙時(shí)間步格式,虛擬時(shí)間推進(jìn)采用五步龍格-庫(kù)塔格式。利用Werner-Wengle壁面函數(shù)或Mason壁面函數(shù),將無(wú)滑移邊界條件轉(zhuǎn)化為無(wú)穿透邊界條件以及壁面切應(yīng)力,降低對(duì)近壁網(wǎng)格尺度的要求。外部相關(guān)點(diǎn)上的法向速度分量通過(guò)無(wú)穿透條件和沿著壁面法向的線性插值計(jì)算得到,切向速度分量通過(guò)壁面函數(shù)求得的壁面剪切應(yīng)力計(jì)算得到。外部相關(guān)點(diǎn)上的壓強(qiáng)通過(guò)求解簡(jiǎn)化的動(dòng)量方程獲得,溫度、層流粘性系數(shù)、密度分別通過(guò)Crocco-Busemann關(guān)系、Sutherland公式和狀態(tài)方程求得。為使流動(dòng)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(diǎn)上的值通過(guò)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(dá)式得到。為了提高計(jì)算效率,采用動(dòng)態(tài)網(wǎng)格自適應(yīng)技術(shù)模擬動(dòng)邊界流動(dòng)問(wèn)題。為了驗(yàn)證本文所發(fā)展方法的可靠性,進(jìn)行了繞NACA0012、RAE2822翼型和ONERA M6機(jī)翼的高雷諾數(shù)湍流流動(dòng)的數(shù)值模擬,模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合良好。
【學(xué)位單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)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(shí)間離散
    2.4 時(shí)間步長(zhǎng)
    2.5 人工耗散
    2.6 遠(yuǎn)場(chǎng)邊界條件
    2.7 湍流模型
    2.8 三維流動(dòng)的控制方程
    2.9 小結(jié)
第三章 當(dāng)?shù)谼FD方法向湍流RANS模擬的推廣
    3.1 網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)的分類
    3.2 虛擬點(diǎn)的定義
    3.3 外部相關(guān)點(diǎn)上平均流動(dòng)變量的計(jì)算
    3.4 外部相關(guān)點(diǎn)上湍流變量的計(jì)算
    3.5 多值點(diǎn)的處理
    3.6 三維問(wèn)題的推廣
    3.7 小結(jié)
第四章 動(dòng)態(tài)網(wǎng)格自適應(yīng)
    4.1 網(wǎng)格自適應(yīng)處理方案
    4.2 網(wǎng)格自適應(yīng)準(zhǔn)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(shí)驗(yàn)
    5.1 NACA0012翼型亞音速繞流
    5.2 RAE2822翼型跨音速繞流
        5.2.1 實(shí)驗(yàn)工況9
        5.2.2 實(shí)驗(yàn)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(lái)展望
參考文獻(xiàn)
致謝
在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文

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本文編號(hào)：2862773