基于VLES方法的旋流突扩管流动研究

旋转分离流动在水力机械扩散流道中普遍存在,采用合适的计算模型,揭示该类型流动的特征及形成机理,对水力机械稳定运行与调控具有参考意义。采用可直接求解大尺度涡的超大涡模拟方法(VLES),对突扩管旋转分离流动进行数值模拟研究,以探究该方法对旋转湍流的预测性能。此外,对比分析了不同进口旋流强度下突扩管内的流动特征,在研究VLES方法对网格尺度敏感性的基础上,将VLES方法计算结果与实验数据以及其他湍流模型的计算结果进行了对比。结果表明:在合理的网格尺度范围内,加密网格可降低修正系数,提升VLES方法的预测效果,增加湍流尺度的求解量;与SST k-ω模型相比,VLES方法有效降低了涡粘系数,可以预测到更多湍流结构和明显的涡带特征,其速度分布与实验值更加接近,相比于DDES k-ω模型,计算效率更高;对于不同旋流强度的进口条件,VLES方法均可相对准确地预测到突扩管内的分离涡以及回流涡,对平均速度及脉动速度的预测与实验值和LES结果吻合。

基于VLES模型的振动圆柱数值模拟

本文将一种VLES(Very Large Eddy Simulation)模型引入到动网格数值计算中,并验证了VLES模型用于模拟类似振动圆柱绕流的动边界问题的有效性。数值求解了不同振幅和频率下非稳态振动圆柱绕流问题。研究表明:随着振幅和激励频率的增加,绕圆柱流动涡脱离形式从2S模式转换到2P0模式,再到P+S模式。在高振幅和激励频率比fe/fs=0.95时,涡脱离形式却表现为2P0模式到P+S模式的过渡状态,振动圆柱在上升或下降过程中涡的脱离造成在每个周期升力曲线的左右侧发生不规则的"跳动"现象,尽管脱落涡可能为涡对或者单涡.