粘弹性湍流减阻是流体输送系统中的一种重要的节能降耗技术,其经济和社会效益明显,在油气集输系统和长输管道等场合有广泛的应用前景。特征正交分解(POD)方法已被数值实践证明是流动传热问题的高精度快速预测方法,有利于推动减阻技术的大规模产业化应用。因此,本项目拟针对由Giesekus本构关系描述的粘弹性减阻流动问题,建立能准确快速描述减阻流动系统动力学特征的POD低阶投影模型,采用直接数值模拟获得建模所需样本数据,采用特征正交分解从样本中获取基函数,引入最优化理论在基函数集合中寻求最优的基函数组合以解决低阶模型最佳截断位置难以确定的问题,考虑多场耦合条件下的Galerkin投影,解决动量方程与本构方程的耦合投影难题,克服以往对这两组方程依次分离建模造成的粘弹性附加应力模拟结果精度过低的问题。研究成果将为粘弹性湍流减阻节能系统的设计运行提供理论依据和技术支持。
英文主题词Viscoelasticity;Drag-reducing flow;Proper orthogonal decomposition;Reduced-order model;Turbulence