申请/专利权人：中国农业大学

申请日：2019-10-30

公开（公告）日：2020-02-28

公开（公告）号：CN110852020A

主分类号：G06F30/28(20200101)

分类号：G06F30/28(20200101);G06F119/14(20200101)

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2021.06.22#授权;2020.03.24#实质审查的生效;2020.02.28#公开

摘要：本发明涉及工程计算水力学，提供了一种基于时间尺度的旋转湍流涡粘阻尼的计算方法，包括：根据旋转湍流的特征频率获取解析时间尺度、模化时间尺度和相对螺旋度；根据解析时间尺度、模化时间尺度和相对螺旋度，获取旋转湍流的涡粘阻尼。本发明提供的基于时间尺度的旋转湍流涡粘阻尼的计算方法，涡粘阻尼的计算无需联系网格空间尺度，有利于保证数值计算的高效性和鲁棒性；新的时间尺度经验表达式能直接适应强瞬态、高脉动、大分离的流动工况；明确考虑了水力机械内显著存在的能量反级串输运现象。该计算方法在应用中能在适应流动特点的同时更好地兼顾计算精度与计算成本，可为水力机械内旋转湍流的高效解析提供新思路。

主权项：1.一种基于时间尺度的旋转湍流涡粘阻尼的计算方法，其特征在于，包括：步骤一：引入涡母矩阵[SC]以捕捉旋转湍流中局部水体的特征频率；步骤二：根据涡母矩阵确定旋转湍流的解析时间尺度Tr；步骤三：根据比耗散率确定旋转湍流的模化时间尺度Tm；步骤四：引入相对螺旋度Hn以实现能量反级串输运现象的自适应追踪；步骤五：根据确定解析时间尺度Tr、模化时间尺度Tm和相对螺旋度Hn确定旋转湍流涡粘阻尼TD以保证混合模式激活的光滑性和有效性：步骤六：在应用时，需以旋转湍流数值计算中经典的Baselinek-ω模型为基底，根据涡粘阻尼TD确定旋转湍流高效解析所需的湍动粘度MT，并对Baselinek-ω模型中的湍动能k与比耗散率ω的输运方程进行修正，将修正后的方程与雷诺方程结合形成控制方程组，利用有限体积法对控制方程组进行离散后即可直接用于水力机械内旋转湍流流场的数值计算；涡母矩阵[SC]由下式得出：[SC]＝[R]2+[D]2其中，[R]为旋转率张量，[D]为应变率张量；解析时间尺度Tr由下式得出： 其中，λiSC为涡母矩阵[SC]的实特征值，f1为解析时间尺度的经验常数；模化时间尺度Tm由下式得出： 其中，ω为旋转湍流的比耗散率，f2为模化时间尺度的经验常数；相对螺旋度Hn由下式得出： 其中，V为速度矢量，▽×V为速度旋度；旋转湍流涡粘阻尼TD由下式得出： 其中，d1第一旋转湍流特征常数，d2第二旋转湍流特征常数，d3第三旋转湍流特征常数，d4第四旋转湍流特征常数；以旋转湍流数值计算中经典的Baselinek-ω模型为基底，根据下式： 其中，ρ为水流密度，k为旋转湍流湍动能，ω为旋转湍流比耗散率。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 中国农业大学 一种基于时间尺度的旋转湍流涡粘阻尼的计算方法

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