近壁面网格尺寸对湍流计算的影响

采用不同的网格划分策略,利用FLUENT软件对长直圆管管内湍流进行数值计算.计算结果与半经验理论曲线的比较和分析表明,降低网格渐变率、提高径向网格数目以及调整壁面层网格的y+值均能够有效改善计算结果的精确性,而y+在其中起主要作用.针对同一网格划分策略,改变边界条件对计算结果精确性的影响相对较大,而改变模型引起的影响则相对较小,因此,不同边界条件应采取相应的网格划分策略尤其是选择合适的近壁面网格尺寸.

近壁区网格Δy对TTU建筑风场湍流计算的影响

为了研究近壁区网格厚度Δy对建筑物风场绕流时湍流计算结果的影响,提高k-εEARSM湍流模型用于建筑物数值风洞模拟的准确性,结合TTU试验建筑的实测数据,以Δy为参数进行了数值风洞模拟。对k-εEARSM的雷诺方程进行了解析,并推导了Δy的简化计算公式。基于准稳态时步逼近技术,计算了(y=0.001、0.005、0.01、0.05和0.1m等5种工况下的时均流态,对绕流特征、湍动能分布和中轴线脉动风压系数、平均风压系数进行了比较。研究表明,过小的Δy会导致高湍动区渗透进入近壁区,计算稳定性变差;过大的Δy则会降低高湍动区计算结果的准确性。据此,给出兼顾模拟精度与计算稳定性要求的Δy变化范围为0.01～0.05m;并给出了Δy上限值的经验计算公式。

网格划分对汽车外流场数值计算影响的研究

基于Mira国际标模,采用三种网格方案,每种方案采用两种网格密度,研究其对汽车外流场仿真计算的影响,并与风洞试验数据进行对比。结果表明:三棱柱、四面体及六面体混合方案精度得到有效改善;完全六面体方案由于很难控制的低质量网格导致计算发散,挖掘六面体网格优势是今后的趋势;网格密度对仿真计算的影响主要是基于壁面层网格尺寸,在壁面函数有效范围内,适当减小其尺寸,可以使计算精度得到有效改善。

特殊条件下矩形封闭空腔内自然对流数值研究

在封闭腔侧壁均匀加热且同时顶壁均匀冷却的特殊条件下 ,应用新的近壁面网格加密法 ,针对一个系列的瑞利数和纵横比 ,进行了详细的稳态自然对流换热问题的数值模拟 .通过分析诸多工况对流动形式和能量传递的影响 ,发现当纵横比较大时 (at>1) ,瑞利数对传热的影响比较明显 ;而当纵横比较小 (at<1)和瑞利数较大时 ,纵横比的影响比较明显 .对数值结果进行了回归 ,得到了Nu和Ra的关联式 。

某模型车侧窗表面非定常压力场的数值模拟与风洞试验研究

采用风洞试验方法和数值模拟的方法研究模型车的表面压力分布,稳态数值模拟阶段采用两种近壁面网格方案配合选用两种湍流模型:1)直接求解近壁区域的k-ω SST湍流模型;2)壁面函数求解近壁区域与k-ε Realizable湍流模型结合方法。根据与风洞试验的结果对比,比较上述两种方案的计算流体力学(CFD)模拟精度,并且在瞬态模拟阶段验证子域赋值法计算精度,为后续获取该模型外部后视镜气动噪声提供基础。

y^+与湍流模型对泵装置外特性计算精度的影响

为了探究叶轮近壁面网格与不同湍流模型对竖井贯流泵装置外特性数值计算结果的精度影响,基于ANSYS CFX平台,构造7个不同第1层网格高度的叶轮网格方案,用基于面积平均的y^+表征叶轮整体第1层网格中心到壁面高度。选用标准k-ε湍流模型和SST k-ω湍流模型匹配不同叶轮网格方案,针对不同流量工况,通过比对分析竖井贯流泵装置能量特性的数模结果与模型试验结果的相对误差。结果表明,所有方案模拟的扬程和效率误差分别在0.11 m和3.72%以下;径向半径越大或流量越大时,壁面上y^+值越大;SST k-ω湍流模型非常依赖壁面网格,但平均y^+<20后的模拟结果非常接近试验值,外特性相对误差是标准k-ε湍流模型的一半;对于标准k-ε湍流模型,平均y^+>30时的外特性结果比SST k-ω模型要精确且稳定。该研究可为竖井贯流泵装置数值模拟中近壁面网格处理和湍流模型选择提供参考。

Y^+值对潜艇流场大涡模拟计算精度的影响

为了准确获得潜艇的流场信息,采用不同的近壁面处理方法,结合两种湍流模型(SSTk-ω和LES)对潜艇的黏性流场进行数值仿真,并将计算结果与试验值进行对比分析,研究了潜艇黏性流场在定常及非定常情况下近壁面网格尺寸对计算结果的影响.结果表明:调整近壁面网格的Y+值能够有效地改善计算结果的准确性,当结合SSTk-ω湍流模型进行定常计算时,阻力计算结果的准确性随近壁面网格尺寸的增大而降低,Y+值处于2~50的计算结果最为精确;当应用大涡模拟对潜艇流场进行计算时,同一Y+值并不适用于所有计算项,阻力计算时Y+值控制在10~250、伴流场求解Y+值控制在2~50是最佳计算方案.