题目：基于湍流输运特性改进S-A模型对郊区分离模拟的研究

吸力面和端壁角区的流动分离是轴流压气机内部固有的流动现象，对压气机的性能至关重要，特别是在非设计工况下，叶栅角区的三维分离加剧，流场内的湍流处于较强的非平衡状态，因此必须对于非平衡状态的湍流的输运过程给出准确的预估。从现阶段工程计算的要求与可能提供的计算能力来看，解决工程实际问题最有效的数值方法仍然是RANS方法，研究的主要任务之一就是在已适用范围内对湍流模型进行有效的改进。考虑目前在叶轮机内的复杂湍流流动的机理研究中表现成熟的模拟技术，Spalart-Allmaras湍流模型（S-A）以其形式简单，数值稳定性和收敛性好，计算精度不亚于高阶模型等特征获得了相当成功的应用。本文通过对非平衡湍流的特性以及湍流输运过程的分析，提出对S-A湍流模型的改进思路。本文通过对平面叶栅进行的全工况的数值研究，并与已有的实验结果以及实验验证后的雷诺应力模型（RSM）结果进行了对比分析，系统地研究了流场内湍流的输运特性，在此基础上根据不同攻角下非平衡输运特性的变化，提出了变化模拟参数的改进方法，得出了模拟参数与流量的函数关系。而后通过低速大尺寸轴流压气机的数值研究，进一步对关系式中各项进行了分析和研究，总结出此种变化模拟参数的改进方法在S-A模型中的应用规律，发展了经过系统的无量纲化处理后的关系式，使之更具有物理意义。数值研究结果表明，应用本文的改进方法后，S-A模型对湍流输运特性的模拟能力提高，进而对于流动细节以及总特性参数的模拟均有很大改进，与实验以及实验验证后的RSM模型的结果更为接近。本文研究的思路和方法完全可以推广应用到其他相关的湍流模型中，在先进压气机的设计研发和改进研究中具有重要的工程应用价值。