申请/专利权人：北京航空航天大学

申请日：2023-12-25

公开（公告）日：2024-03-26

公开（公告）号：CN117763838A

主分类号：G06F30/20

分类号：G06F30/20;G06F30/17;G06F119/14;G06F111/10

优先权：

专利状态码：在审-实质审查的生效

法律状态：2024.04.12#实质审查的生效;2024.03.26#公开

摘要：本发明公开了一种基于湍流能谱耦合SA系列模型的网格自适应湍流模拟方法，其实现的主要过程包括：步骤一，判断是否应用屏蔽函数；步骤二，识别当地网格尺度；步骤三，基于湍流能谱积分耦合SA系列模型构造尺度相关的调节函数；步骤四，使用调节函数重构SA系列模型的湍流粘性；步骤五，基于SA系列模型，使用重构的湍流粘性进行湍流模拟。本发明通过识别当地网格大小，确定当地网格长度尺度Δ*，进而通过湍流能谱积分构造尺度相关函数对湍流粘性进行重构，实现网格自适应模拟；构造了新的代数经验公式表征湍动能及相应湍流长度尺度，克服了现有湍流混合模型对网格的经验依赖度高的问题，有效提升计算准确度，大幅减少计算耗费，显著加快湍流模拟进程。

主权项：1.一种基于湍流能谱耦合SA系列模型的网格自适应湍流模拟方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一，判断是否应用屏蔽函数；步骤二，识别当地网格尺度；步骤三，基于湍流能谱积分耦合SA系列模型构造尺度相关的调节函数；步骤四，使用调节函数重构SA系列模型的湍流粘性；步骤五，基于SA系列模型，使用重构的湍流粘性进行湍流模拟；①所述判断是否应用屏蔽函数包括：结合所模拟的流动状态类型，判断是否采用屏蔽函数FGAS，具体地，当所述流动状态类型为自由剪切流动，则不采用屏蔽函数，此时所述屏蔽函数FGAS＝0；当所述流动状态类型为近壁流动，则采用屏蔽函数，所述屏蔽函数FGAS可使用如：来源于DDES-SA模型中的Fd屏蔽函数，和来源于IDDES-SA模型中的FB屏蔽函数；②所述识别当地网格尺度包括：结合步骤一中所述屏蔽函数FGAS，确定当地网格长度尺度Δ*；所述当地网格长度尺度Δ*由下式给出：Δ*＝CGAS[1-FGASΔvol+FGASΔmax]Δmax＝maxΔx,Δy,Δz 其中，Δx为当地六面体网格的长，Δy为当地六面体网格的宽，Δz当地六面体网格的高，CGAS为经验系数取0.016；③所述基于湍流能谱积分耦合SA系列模型构造尺度相关的调节函数包括：根据SA系列模型得到当地模化的湍流粘性νt和速度梯度张量Ui,j，由所述当地模化的湍流粘性νt和所述速度梯度张量Ui,j构造新的代数经验公式对模化的湍动能km进行表征，如下式所示： 根据步骤二中所述当地网格长度尺度Δ*，基于湍流能谱通过积分得到实际应模化的湍动能ku；所述实际应模化的湍动能ku由下式得到： 其中，Ck为柯尔莫哥洛夫常系数，取1.5，ε为实际的湍流耗散率；κc为可解湍流截断波数，由步骤二中所述当地网格长度尺度Δ*决定： 根据所述实际应模化的湍动能ku、所述原始模化的湍动能km和步骤一中所述屏蔽函数FGAS，构造动态尺度相关的调节函数Df；定义尺度之比为所述实际应模化的湍动能ku和所述原始模化的湍动能km的比值，所述动态尺度相关的调节函数Df为所述尺度之比相关的函数，由下式得出： lGAS＝1-FGASlu+FGASlm 其中，lu为网格相关尺度，lm为湍流长度尺度；所述湍流长度尺度lm的表达式如下式所示： 其中，νt为SA系列模型原始湍流粘性，Ui,j为SA系列模型得到的速度梯度张量；a0为经验系数，取5.794；④所述使用调节函数重构SA系列模型的湍流粘性包括：采用步骤三所述动态尺度相关的调节函数Df对SA系列模型中的湍流粘性νt进行调控，得到重构的湍流粘性νsfs，由下式得出：νsfs＝Df·νt⑤所述基于SA系列模型，使用重构的湍流粘性进行湍流模拟包括：采用步骤四中所述重构的湍流粘性νsfs，计算雷诺应力，并更新质量、动量、能量输运方程，与SA系列模型结合得到所述基于湍流能谱耦合SA系列模型的网格自适应湍流模拟方法。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 北京航空航天大学 一种基于湍流能谱耦合SA系列模型的网格自适应湍流模拟方法

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