曲面边界黏性绕流的湍流模型改进方法研究

多尺度旋涡现象广泛地存在于工程领域的湍流中.研究湍流的重要方法是大涡模拟,但大涡模拟中的过度耗散问题是曲面边界、多尺度旋涡模拟所面临的主要困难.为了克服过度耗散的缺陷,使大曲率曲面边界的多尺度涡流脉动特性预报更准确,文章采用正则化变分多尺度模型(RVM)改进了壁面自适应涡黏模型(WALE)中的亚格子模型,并采用C++语言在Open FOAM开源平台实现了计算代码编译.文章以经典圆柱黏性绕流作为曲面边界黏性绕流的代表,讨论了改进的大涡模型(MWALE)中滤波算子对亚临界雷诺数(Re=4.0×10^(4))波算子阶数(n)敏感.四阶滤波算子(n=2)能准确地预报圆柱壁面的平均涡量及尾流瞬时涡量分布、再循环旋涡长度和速度剖面,而二阶滤波算子(n=1)无法准确地预测分离区和尾流区内脉动速度剖面,因此在强压力梯度区四阶滤波算子预测的压力分布、脉动升阻力与实验结果吻合的更好,能更准确地捕捉到多尺度旋涡结构.