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基于RANS/LES混合方法的三维L型弯管流场特性数值模拟
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作者 陈喆 仝哲 +1 位作者 韩盼盼 尤云祥 《船舶工程》 CSCD 北大核心 2024年第6期138-143,152,共7页
L型弯管是船用典型部件,可实现流体质量输运和热量交换等功能。由于弯曲段曲率的影响,其内部流动十分复杂。传统的雷诺平均方法(RANS)无法模拟弯曲段的复杂流动,而大涡模拟方法(LES)则计算量太大。为此,采用RANS/LES混合方法对经典L型... L型弯管是船用典型部件,可实现流体质量输运和热量交换等功能。由于弯曲段曲率的影响,其内部流动十分复杂。传统的雷诺平均方法(RANS)无法模拟弯曲段的复杂流动,而大涡模拟方法(LES)则计算量太大。为此,采用RANS/LES混合方法对经典L型弯管进行数值模拟研究,该方法在近壁面区域采用RANS方法,在湍流核心区采用LES方法,不仅可保持模拟精度,而且网格需求量较低更适用于工程应用。针对商软中的2类RANS/LES方法——脱体涡方法(IDDES)及应力混合涡模拟(SBES)方法,比较分析其在L型弯管内部流场仿真方面的优劣,并同时考虑流向曲率修正的影响。结果表明:SBES方法对弯管内二次流(迪恩涡)的预测能力优于IDDES方法,且曲率修正模型可进一步改善SBES方法的仿真结果。 展开更多
关键词 雷诺平均/大涡模拟混合方法 L型弯管 流向曲率修正 脱体涡方法 应力混合涡模拟
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嵌入式RANS/LES混合方法在槽道流动数值模拟中的应用 被引量:2
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作者 李栋 王翔宇 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第5期799-803,共5页
与传统整体式RANS/LES混合方法相比,嵌入式RANS/LES混合方法不再依靠改进后的湍流模型本身或网格疏密自动划分流场中的RANS区域和LES区域,而是通过对流动现象的预估,人为将LES区域嵌入到RANS区域,从而使RANS区过渡到LES区的交界面尽可... 与传统整体式RANS/LES混合方法相比,嵌入式RANS/LES混合方法不再依靠改进后的湍流模型本身或网格疏密自动划分流场中的RANS区域和LES区域,而是通过对流动现象的预估,人为将LES区域嵌入到RANS区域,从而使RANS区过渡到LES区的交界面尽可能与流向垂直,方便合理附加额外的湍流脉动信息。这样做不但确保了LES在某些复杂流动区域彻底支配地位,更重要的是能够避免RANS区对LES区解析湍流发展的污染和抑制。将槽道流场划分为上游RANS区和下游LES区,在经典的SST-DES模型基础上,采用合成涡方法生成交界面的湍流信息,取得了良好的模拟结果。 展开更多
关键词 嵌入式rans/les混合方法 SST-DES 合成涡方法 槽道流动 数值模拟
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An hybrid RANS/LES model for simulation of complex turbulent flow
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作者 魏群 陈红勋 马峥 《Journal of Hydrodynamics》 SCIE EI CSCD 2016年第5期811-820,共10页
A nonqinear eddy viscosity model (NLEVM) and a scalable hybrid Reynolds averaged Navier-Stokes/large eddy simula- tion (RANS/LES) strategy are developed to improve the capability of the eddy viscosity model (EVM... A nonqinear eddy viscosity model (NLEVM) and a scalable hybrid Reynolds averaged Navier-Stokes/large eddy simula- tion (RANS/LES) strategy are developed to improve the capability of the eddy viscosity model (EVM) to simulate complex flows featuring separations and unsteady motions. To study the performance of the NLEVM, numerical simulations around S809 airfoil are carried out and the results show that the NLEVM performs much better when a large separation occurs. Calculated results of the flow around a triangular cylinder show that the NLEVM can improve the precision of the flow fields to some extents, but the error is still considerable, and the small turbulence structures can not be clearly captured as the EVM. Whereas the scalable hybrid RANS/LES model based on the NLEVM is fairy effective on resolving the turbulent structures and can give more satisfactory predictions of the flow fields. 展开更多
关键词 turbulence model non-linear eddy viscosity model (NLEVM) hybrid reynolds averaged Navier-Stokes/large eddysimulation rans/les
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超声速燃烧凹腔质量交换特性的混合RANS/LES模拟 被引量:7
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作者 汪洪波 孙明波 +1 位作者 吴海燕 王振国 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第1期41-46,共6页
对超声速冷流及燃烧流条件下超燃冲压发动机火焰稳定凹腔的质量交换特性进行了研究.采用混合RANS/LES(Reynolds-averaged Navier-Stokes/large-eddy simulation)方法对非定常流场进行数值模拟,系统研究了凹腔结构参数和横向喷流燃烧放... 对超声速冷流及燃烧流条件下超燃冲压发动机火焰稳定凹腔的质量交换特性进行了研究.采用混合RANS/LES(Reynolds-averaged Navier-Stokes/large-eddy simulation)方法对非定常流场进行数值模拟,系统研究了凹腔结构参数和横向喷流燃烧放热对凹腔质量交换特性的影响.首次采用"原子追踪法"对化学反应流条件下的凹腔质量交换过程进行了刻画.结果表明:在冷流条件和燃烧流条件下,凹腔驻留时间均随长深比的增大而增加;凹腔后缘倾角对驻留时间的影响在冷流条件下比较显著,而在燃烧流条件下明显减弱;相同结构的凹腔,在燃烧流条件下的驻留时间相对于冷流条件明显减小. 展开更多
关键词 火焰稳定凹腔 超声速燃烧 混合rans/les 质量交换 原子追踪法
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“回收/调节”方法在混合LES/RANS模拟方法中的应用 被引量:5
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作者 陈逖 刘卫东 +1 位作者 范晓樯 孙明波 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第6期1215-1222,共8页
采用一种混合大涡模拟/雷诺平均Navier-Stokes(LES/RANS)模拟方法结合三阶加权基本无振荡(WENO)格式对马赫数为2.88的压缩斜坡流动进行了数值模拟,并采用"回收/调节"方法生成入口湍流脉动边界条件.当采用固定入口边界条件时,... 采用一种混合大涡模拟/雷诺平均Navier-Stokes(LES/RANS)模拟方法结合三阶加权基本无振荡(WENO)格式对马赫数为2.88的压缩斜坡流动进行了数值模拟,并采用"回收/调节"方法生成入口湍流脉动边界条件.当采用固定入口边界条件时,湍流边界层会缺乏合理的湍流能量,使之抵抗逆压梯度的能力减弱,会严重高估分离区的大小;而当采用"回收/调节"方法时,可以在10倍来流边界层厚度的距离内激励起湍流大尺度结构,计算得到的流场能够再现激波/湍流边界层干扰流场的非定常特性,时间及展向平均壁面压力和试验值吻合较好. 展开更多
关键词 混合大涡模拟/雷诺平均Navie-Stokes(les/rans) 加权基本无振荡(WENO)格式 “回收/调节”方法 入口湍流脉动边界条件 激波/湍流边界层干扰
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超声速湍流边界层中横向声速喷流的混合LES/RANS模拟 被引量:5
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作者 陈逖 刘卫东 +2 位作者 孙明波 范晓樯 梁剑寒 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第11期2536-2542,共7页
通过对超声速湍流边界层中横向声速喷流的计算,对一种混合大涡/雷诺平均Navier-Stokes(LES/RANS)模拟方法进行了测试,该方法采用一个依赖于到壁面的距离及当地湍流参数的混合函数结合两方程k-ωSST(shear stress transport)湍流模型和... 通过对超声速湍流边界层中横向声速喷流的计算,对一种混合大涡/雷诺平均Navier-Stokes(LES/RANS)模拟方法进行了测试,该方法采用一个依赖于到壁面的距离及当地湍流参数的混合函数结合两方程k-ωSST(shear stress transport)湍流模型和混合尺度亚格子模型来封闭湍流项.计算结果表明:混合模拟方法能够捕捉到喷流/湍流边界层相互干扰的非定常大尺度结构,且对分离区长度、壁面静压峰值和膨胀区静压分布的计算精度要高于RANS(Reynolds-averaged Navier-Stokes)方法. 展开更多
关键词 超声速湍流边界层 横向声速喷流 混合大涡 雷诺平均Navier-Stokes模拟方法 k-w剪切应力输运湍流模型 混合尺度亚格子模型 喷流 湍流边界层相互干扰
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A modified VLES model for simulation of rotating separation flow in axial flow rotating machinery 被引量:1
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作者 Hao-ru Zhao Fu-jun Wang +3 位作者 Chao-yue Wang Chang-liang Ye Zhi-feng Yao Qiang Zhong 《Journal of Hydrodynamics》 SCIE EI CSCD 2022年第4期570-584,共15页
The internal flow in an axial flow rotating machinery is affected by the rotating characteristics, often accompanied by a strong rotating separation under small flow conditions. At present, the very large eddy simulat... The internal flow in an axial flow rotating machinery is affected by the rotating characteristics, often accompanied by a strong rotating separation under small flow conditions. At present, the very large eddy simulation (VLES) model commonly used for the separation flow simulation still has certain limitations in simulating such rotating separation flow: (1) The Reynolds stress level is overestimated in the near-wall region. (2) The influence of the rotating effect cannot be effectively considered. The above two limitations affect the simulation accuracy of the VLES model for the rotating separation flow under small flow conditions in the axial flow rotating machinery. The objective of this paper is to provide a new hybrid unsteady Reynolds average Navier-Stokes/large eddy simulation (URANS/LES) model suitable for the simulation of the rotating separation flow in an axial flow rotating machinery. Compared with the original VLES method, the modifications are as follows: (1) A Reynolds stress damping function in the near-wall region is introduced to reduce the overestimation of the Reynolds stress caused by the near-wall Reynolds average Navier-Stokes (RANS) behavior of the VLES model. (2) A control function driven by the vortex is introduced to reflect the influence of the rotating effect. Three typical cases are used to verify the calculation accuracy of the modified model. It is shown that the modified model can capture more turbulent vortices based on the URANS grids, and the prediction accuracy of the rotating separation flow is effectively improved. Compared with the original VLES model, the modified model can accurately predict the head change in the hump region of the axial flow pump. 展开更多
关键词 Axial flow rotating machinery rotating separation flow hybrid unsteady reynolds average Navier-Stokes/large eddy simulation(Urans/les)model very large eddy simulation(Vles)model
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关于约束大涡模拟方法的一些思考 被引量:3
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作者 夏振华 史一蓬 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2020年第2期217-223,共7页
高雷诺数壁湍流是工程设计和应用中非常重要的问题之一,其高效高精度的模拟方法一直是湍流研究的重要研究方向。约束大涡模拟方法(CLES)是近些年提出的新模拟方法之一,和传统的RANS/LES混合方法不同,CLES在全场做LES计算:在靠近壁面的内... 高雷诺数壁湍流是工程设计和应用中非常重要的问题之一,其高效高精度的模拟方法一直是湍流研究的重要研究方向。约束大涡模拟方法(CLES)是近些年提出的新模拟方法之一,和传统的RANS/LES混合方法不同,CLES在全场做LES计算:在靠近壁面的内区,它采用带约束的亚网格模型,而在外区,它使用传统的亚网格模型。经过近10年的努力,CLES方法已经在不可压/可压缩附着流、不可压缩/可压缩分离流等经典算例中得到了验证,并成功应用于航空气动中复杂流动的模拟。本文在介绍CLES方法基本原理的基础上,对CLES方法应用中的一些问题进行了讨论,最后对CLES方法的未来研究方向也做了一些概括。 展开更多
关键词 高雷诺数 壁湍流 约束大涡模拟方法 rans-les混合方法 物理约束
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基于涡方法生成大涡模拟进口条件的数值计算 被引量:3
9
作者 谢宝林 邵亮 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期701-706,共6页
探索改进涡方法来生成大涡模拟的非定常进口条件.改进方法中,为了避免局部漩涡数量过多或者过少,采用密度分布方式放置漩涡场.并用Langevin方程控制漩涡运动,模拟实验方法中的蜂窝器,使改进后的涡方法生成的脉动速度场更加符合湍流的特... 探索改进涡方法来生成大涡模拟的非定常进口条件.改进方法中,为了避免局部漩涡数量过多或者过少,采用密度分布方式放置漩涡场.并用Langevin方程控制漩涡运动,模拟实验方法中的蜂窝器,使改进后的涡方法生成的脉动速度场更加符合湍流的特征.在已知雷诺平均的流场结果下,利用涡方法产生漩涡场,进而生成能满足大涡模拟所需要的非定常进口流场.为了检验改进后的涡方法在生成脉动速度过程中的效果,在槽道中进行了对比数值试验,并借助于直接数值模拟数据做对比,对比分析槽道进出口的平均速度、涡量以及雷诺应力统计,证明改进后的涡方法在生成大涡模拟进口条件下是非常有效的. 展开更多
关键词 涡方法 槽道 湍流 大涡模拟 雷诺平均
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湍流模型的研究现状与最新进展(英文) 被引量:7
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作者 邓锐 高子予 +2 位作者 李裕龙 姜大鹏 马勇 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2019年第3期360-376,共17页
直接数值模拟方法由于硬件条件的限制,在船舶与海洋工程领域的实际数值计算中难以实现,迄今为止湍流模型在船舶与海洋工程计算流体力学的研究中仍然被广泛采用。湍流模型的发展从RANS和URANS开始,逐渐向LES和DES发展,并发展出许多优秀... 直接数值模拟方法由于硬件条件的限制,在船舶与海洋工程领域的实际数值计算中难以实现,迄今为止湍流模型在船舶与海洋工程计算流体力学的研究中仍然被广泛采用。湍流模型的发展从RANS和URANS开始,逐渐向LES和DES发展,并发展出许多优秀的混合方法。虽然几乎所有的模型在应用中都有成功的案例,但它们各自的缺点与问题仍然是不可避免的。该文通过大量的文献,对RANS、LES、DES、URANS以及混合RANS-LES等模型的特点逐一进行了探讨,仔细讨论并给出了其缺点与问题的处理方法,同时还给出了各种湍流模型的一些应用实例。 展开更多
关键词 湍流模型 rans les DES 混合模型
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一种改进的类DES湍流模拟方法 被引量:4
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作者 汪洪波 孙明波 +1 位作者 吴海燕 王振国 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第10期2167-2173,共7页
构造了一种基于一方程S-A(Spalart-Allmaras)模型和一方程Yoshizawa亚格子模型的混合RANS/LES(Reynolds-averaged Navier-Stokes/large eddy simulation)湍流模拟方法.在涡黏假设的基础上,将Yoshizawa亚格子湍动能方程转化为等效的亚格... 构造了一种基于一方程S-A(Spalart-Allmaras)模型和一方程Yoshizawa亚格子模型的混合RANS/LES(Reynolds-averaged Navier-Stokes/large eddy simulation)湍流模拟方法.在涡黏假设的基础上,将Yoshizawa亚格子湍动能方程转化为等效的亚格子湍流涡黏性输运方程,并采用混合函数将其与S-A模型方程进行混合,从而改进了DES(detached eddy simulation)模型的亚格子行为,同时克服了其依靠网格控制模型转换的缺点.模拟了超声速的带斜坡凹腔流动,并与相同网格下的LES及DES结果进行了比较,结果表明该混合RANS/LES方法在远离壁面的自由剪切流区域与LES行为一致,而在附着边界层区域表现优于LES和DES方法. 展开更多
关键词 混合rans/les(reynolds-averaged Navier-Stokes/large eddy simulation) 混合函数 凹腔 超声速 亚格子模型
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高雷诺数槽道湍流的壁面模化大涡模拟研究 被引量:8
12
作者 李蒙 涂正光 徐晶磊 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第11期2705-2712,共8页
选取基准壁湍流的槽道流动,研究了多种模型的壁面模化大涡模拟.模型包括经典的大涡模拟、Spalart-Allmaras、分离涡模拟和一种动态混合模型.基于摩擦速度的雷诺数范围为395~12 000,采用3组粗糙网格,流向和展向维数分别同取37,49和65,法... 选取基准壁湍流的槽道流动,研究了多种模型的壁面模化大涡模拟.模型包括经典的大涡模拟、Spalart-Allmaras、分离涡模拟和一种动态混合模型.基于摩擦速度的雷诺数范围为395~12 000,采用3组粗糙网格,流向和展向维数分别同取37,49和65,法向维数保证y+(1)~1.主要研究平均速度、雷诺切应力分布、详细分析了各模型的特性差异并展示了相应的湍流结构.研究表明:在高雷诺数粗糙网格下,大涡模拟失去求解精度,分离涡模拟出现对数律不匹配,动态混合模型的计算接近直接数值模拟,其对数率区可解应力约占雷诺切应力的93%,边界层外层可解应力约占99%.这说明合适的混合模型可以在经济成本下保证计算精度,具有解决实际问题的潜力. 展开更多
关键词 湍流模型 rans-les混合模型 槽道流动 壁面模化大涡模拟 分离涡模拟
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一种滤波SST方法在翼型深失速模拟中的应用 被引量:3
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作者 白俊强 张扬 华俊 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第5期979-987,共9页
为了提高原始剪切应力输运(SST)湍流模型对于分离流动的求解精度,将大涡模拟(LES)中的滤波因子和SST方程相结合构造出一种滤波SST方法,利用湍流尺度对流场求解区域进行划分,近壁面附近的稳态流动由湍流模型控制,远壁面采用LES方法进行... 为了提高原始剪切应力输运(SST)湍流模型对于分离流动的求解精度,将大涡模拟(LES)中的滤波因子和SST方程相结合构造出一种滤波SST方法,利用湍流尺度对流场求解区域进行划分,近壁面附近的稳态流动由湍流模型控制,远壁面采用LES方法进行模拟。与传统混合RANS/LES方法相比,该方法的特点是:滤波因子的选取不再依赖于网格尺度,可以有效地降低网格诱导分离现象发生的概率。采用该方法对NACA0021翼型深失速特性进行了仿真研究,对比了非定常雷诺平均Navier-Stokes(URANS)方法和SST-DES方法,从仿真结果可以看出滤波SST方法有效地激活了分离区域的脉动,充分展现了分离的三维特性;同时算例求解结果证明该方法的精度高于URANS方法,与试验结果吻合较好,显示其具有一定的工程应用价值。 展开更多
关键词 滤波方法 剪切应力 大涡模拟 雷诺方程 混合rans les方法
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尺度解析模拟在液力偶合器、液力缓速器和液力变矩器中的应用(英文) 被引量:10
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作者 Chun-bao LIU Jing LI +3 位作者 Wei-yang BU Zhi-xuan XU Dong XU Wen-xing MA 《Journal of Zhejiang University-Science A(Applied Physics & Engineering)》 SCIE EI CAS CSCD 2018年第12期904-925,共22页
目的:针对流体机械数值模拟过程中雷诺时均应力(RANS)方法占据主导地位但预测精度较低且缺乏对流场信息准确描述的现状,提出应用尺度解析模拟(SRS)方法来改进性能的预测精度以及加深对流动结构的理解。创新点:1.利用SRS方法,降低RANS湍... 目的:针对流体机械数值模拟过程中雷诺时均应力(RANS)方法占据主导地位但预测精度较低且缺乏对流场信息准确描述的现状,提出应用尺度解析模拟(SRS)方法来改进性能的预测精度以及加深对流动结构的理解。创新点:1.利用SRS方法,降低RANS湍流模型的选择困难,实现性能精准预测;2.建立全流道网格计算模型,充分展现单流道间瞬时流动信息的差异。方法:1.通过较少的网格划分及周期计算,对具有简单循环圆和平面叶片的液力偶合器进行计算,并与试验数据进行对比,初步筛选出较为适合的湍流模型(图6),进而在模型更为复杂、流动更加多变的液力缓速器和液力变矩器性能预测中进行验证(图15和21);2.通过对复杂的瞬态流动现象的清晰捕捉,深入展示3种液力元件的内部流动机理(图9、10、16、17、22和23),并评估SRS方法相较RANS方法在流动结构描述方面的先进性(图7和8)。结论:1.在液力偶合器、液力缓速器和液力变矩器等液力流体机械的计算流体动力学(CFD)模拟中,SRS方法可以提高性能预测精度并提供更为细致的流场信息;2. SRS方法中的混合RANS/LES(大涡模拟)模型在液力元件流场计算中的预测准确度、流场结构描述及计算成本等方面表现出色,尤其是BSLSBESDSL模型值得重点关注和发展;3.为了进一步验证SRS方法的实用性,可以在模拟中考虑工作介质物理属性的影响,细化网格并对气液两相流动及边界层流动进行详细计算。 展开更多
关键词 尺度解析模拟 混合rans/les 液力偶合器 液力缓速器 液力变矩器
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