● 摘要
摘要：以1840年Navier-Stokes方程的发表为起始标志的现代流体力学发展至今，从层流到湍流的转捩问题一直是该领域备受关注的重要问题。在叶轮机械中，压气机和低压涡轮中的流动受到转捩很大影响，压气机和低压涡轮的损失和热传导也跟转捩密切相关。因此，在CFD技术应用于叶轮机械设计越来越普遍的今天，正确模化转捩对于改进现代叶轮机械的性能显得很重要。一般地，转捩分为三种形式，即自然转捩，旁路转捩，分离诱导转捩，本文将重点放在叶轮机械中比较常见的旁路转捩。考虑到工程的实际应用价值，本文的研究是在雷诺平均的范畴内进行的。两个具有转捩敏感型的两方程低雷诺数湍流模型，即Launder-Sharma 模型, Wilcox 模型被应用到了已有的RANS求解器中，本文的目标是检验这些模型预测转捩的能力。由于Launder-Sharma 模型具有良好转捩敏感性，且该模型有只使用当地变量的优点，本文在该模型的基础上针对模型存在的不足，尝试发展了一种新的低雷诺数两方程湍流模型。为检验模型的正确性，本文首先进行了平板湍流边界层的验证。模型对于来流湍流度变化的敏感性分析显示上述模型都具有转捩敏感性；模型对于网格敏感性的分析显示 低雷诺数模型对壁面的网格要求略高于 低雷诺数模型。对具有详细数据的零压力梯度平板转捩边界层T3A实验的模拟显示，新模型相对于其他两个低雷诺数湍流模型能够更好地预测转捩流动。最后为了检验新模型在叶轮机械中的应用，进行了对跨音压气机NASA ROTOR67的模拟，与实验的对比结果进一步验证了新模型的正确性。 关键词：转捩流动，转捩模型，数值模拟，叶轮机械
相关内容
相关标签