壁面展向振动的可压缩槽道湍流的大涡模拟

采用大涡模拟对低雷诺数可压缩壁面展向高频振动的槽道湍流进行了模拟,详细研究了湍流相干结构的变化对边界层的温度场和热量输运的影响.首先,将得到的减阻数据和其他学者的结果进行对比分析,验证了该文的大涡模拟方法对展向振动控制的湍流模拟的可靠性.在此基础上,对温度场和热量输运进行了统计和分析,发现了槽道中的速度相干结构和温度结构始终保持高度的一致性;当速度相干结构受到抑制时,边界层中湍流对动量的输运和热量的输运同时下降,并且变化的趋势保持一致.这表明湍流相干结构在动量输运和热量输运中起到相同的主导作用.该文还得到了在合适的参数下,采用壁面展向振动技术可以实现平均壁面热流降低的结论.

壁面展向周期振动的超声速湍流减阻研究

减小摩擦阻力对改善飞行器的性能具有重要意义,因此以减阻为目的的边界层转捩和湍流的控制因其广阔的应用前景而成为湍流研究的重点之一。采用大涡模拟方法对壁面展向周期振动条件下的超声速平板边界层转捩和湍流进行了数值模拟研究。结果表明,通过改变振幅大小和振动周期,壁面展向振动可减小湍流区域的摩擦阻力,边界层厚度也相应减小。随着振幅和周期的增加,壁面展向振动使边界层内湍流马赫数、流向速度脉动分布呈下降趋势,从而对边界层内湍流脉动的发展起到抑制作用。壁面展向振动还对流场中相干结构的生成具有一定抑制作用,相干结构在流场中的密度相应降低。