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一种强耦合Spalart-Allmaras湍流模型的RANS方程的高效数值计算方法
  • ISSN号:1000-6893
  • 期刊名称:航空学报
  • 时间:2013
  • 页码:2007-2018
  • 分类:V211.3[航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程;航空宇航科学技术]
  • 作者机构:[1]上海飞机设计研究院,上海201210, [2]复旦大学力学与工程科学系,上海200433
  • 相关基金:国家自然科学基金(11172070);复旦大学研究生创新基金(EYH2126022)
  • 相关项目:绕直升机旋翼复杂非定常粘性流动的数值模拟研究
中文摘要:

在工程实际中,一方程湍流模型或两方程湍流模型的求解通常和雷诺平均Navier-Stockes (RANS)方程的求解是解耦的,也称之为松耦合求解.在松耦合求解过程中,RANS方程和湍流模型方程通常采用不同的数值方法异步求解.这种求解方式很容易产生因两者计算精度不一致而引起的额外数值耗散.为了消除这种耗散,将RANS方程与Spalart-Allmaras模型方程耦合成一个系统方程——强耦合RANS方程,并发展了一种用于求解该系统方程的高效强耦合算法,其中对流项离散采用了Roe格式,时间项的离散采用了隐式LU-SGS(Lower-Upper Symmetric Gauss-Seidel)格式,为了提高计算效率,采用了三层V循环多重网格方法.通过翼型/机翼和振荡翼型/机翼等算例验证了本文发展的强耦合算法不仅具有较好的收敛性,而且计算精度明显优于松耦合算法,特别对于阻力的预测,强耦合算法更加准确.

英文摘要:

In engineering practice, the system of the one- or two-equation turbulence model together with Reynolds-aver- aged Navier-Stokes (RANS) equations is decoupled during its solving, which is known as loosely coupled solving. In the process, RANS equations and turbulence model equations are commonly solved separately with different numerical methods, which may easily incur additional numerical dissipation due to inconsistent calculation accuracy. In order to eliminate this dis- sipation, RANS equations and Spalart-AIImaras model equation are hereby coupled into one strongly coupled system of equa- tions, and an efficient method is developed for its solution. The convective terms are discrete by the Roe scheme, and the time derivative terms are discrete by the LU-SGS (Lower-Upper Symmetric-Gauss-Seidel) method. In order to accelerate the convergence, a three level V-cycle multigrid algorithm is used. Through numerical experiments of the airfoil/wing and os- cillating airfoil/wing, the convergence and accuracy of this algorithm are verified, and results show that its accuracy is signif- icantly better than the loosely coupled algorithm, especially in the prediction of drag force.

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期刊信息
  • 《航空学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国航空学会
  • 主编:孙晓峰
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  • 邮箱:hkxb@buaa.edu.cn
  • 电话:010-82317058 82318016
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-6893
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1929/V
  • 邮发代号:82-148
  • 获奖情况:
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,美国应用力学评论,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
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