典型航空分离流动的雷诺应力模型数值模拟

作     者：舒博文 杜一鸣 高正红 夏露 陈树生 SHU Bowen;DU Yiming;GAO Zhenghong;XIA Lu;CHEN Shusheng

作者机构：西北工业大学航空学院西安710072 中国空气动力研究与发展中心空天技术研究所绵阳621000 沈阳航空航天大学航空宇航学院沈阳110000 航空工业第一飞机设计研究院西安710089 

出 版 物：《航空学报》 (Acta Aeronautica et Astronautica Sinica)

年 卷 期：2022年第43卷第11期

页      码：479-494页

摘      要：先进飞行器设计对CFD方法的边界层分离模拟能力提出了更高要求,传统雷诺平均纳维-斯托克斯(RANS)涡黏性模型因建模和构造层面的理论缺陷导致其分离流动预测可信度较低。雷诺应力模型由于未对雷诺应力及其分量关系进行建模,对湍流非平衡、旋转以及雷诺应力各向异性等流动现象具有天然的理论优势。为验证与确认雷诺应力模型对典型航空分离流动的预测能力,基于SSG/LRR-g模型,以NACA4412翼型大攻角分离、M6机翼跨声速分离以及F6翼身结合区分离流动为例,探讨了雷诺应力模型对逆压梯度、激波诱导分离、二次流动分离等典型航空分离流动预测的适应性。通过与k-ω剪应力输运(SST)模型模拟结果对比发现,雷诺应力模型对分离泡大小、速度型分布、雷诺应力分布和激波位置等关键特征的模拟精度较涡黏性模型显著提升,基本验证了雷诺应力模型可在翼身接合区角区流动和三维强激波诱导分离等问题中得到正确的流动特征,而SST模型在此类流动中基本失效,显示了雷诺应力模型在典型航空分离流动中较涡黏模型的优势。同时,发现k-ω SST模型所包含的Bradshaw假设在三维激波诱导分离较强时严重影响了模型预测的准确性,是预测结果偏离试验的主要原因。此外,还基于计算结果与模型构造提出了雷诺应力模型以及涡黏性模型可能的改进方向。

主 题 词：湍流模型 分离流动 雷诺应力模型 涡黏性模型 激波诱导分离 二次流动 

学科分类：080103[080103] 08[工学] 080104[080104] 0801[工学-力学类] 

核心收录：

D　O　I：10.7527/S1000-6893.2021.26385

馆 藏 号：203115547...