一种基于Vreman动态系数耦合SA系列模型的网格自适应湍流模拟方法

专利主权项内容

1.一种基于Vreman动态系数耦合SA系列模型的网格自适应湍流模拟方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一，判断是否应用屏蔽函数；步骤二，计算Vreman动态系数；步骤三，确定当地动态网格长度尺度；步骤四，构造尺度相关的调节函数；步骤五，重构SA系列模型的湍流粘性；步骤六，使用重构的湍流粘性进行湍流模拟；①所述判断是否应用屏蔽函数包括：结合所模拟的流动状态类型，判断是否采用屏蔽函数F，具体地，当所述流动状态类型为自由剪切流动，则不采用屏蔽函数，此时所述屏蔽函数F＝0；当所述流动状态类型为近壁流动，则采用屏蔽函数，所述屏蔽函数F可使用如：来源于DDES-SA模型中的F屏蔽函数，和来源于IDDES-SA模型中的F屏蔽函数；GASGASGASdB②所述计算Vreman动态系数包括：基于当地速度梯度张量α，构造Vreman动态系数C；ijDGAS所述Vreman动态系数C由下式得到：DGASβ＝ααijmimj其中，S为应变率，C为经验系数取0.016；GAS③所述确定当地动态网格长度尺度包括：结合步骤一中所述屏蔽函数F，以及步骤二中所述Vreman动态系数C，确定当地动态网格长度尺度Δ；GASDGAS*所述当地动态网格长度尺度Δ由下式给出：*Δ＝C[(1-F)Δ+FΔ]*DGASGASvolGASmaxΔ＝max(Δ, Δ, Δ)maxxyz其中，Δ为当地六面体网格的长，Δ为当地六面体网格的宽，Δ为当地六面体网格的高；xyz④所述构造尺度相关的调节函数包括：根据SA系列模型得到当地模化的湍流粘性ν和速度梯度张量U，由所述当地模化的湍流粘性ν和所述速度梯度张量U构造新的代数经验公式对模化的湍动能k进行表征，如下式所示：ti, jti, jm根据步骤三中所述当地动态网格长度尺度Δ，基于湍流能谱通过积分得到实际应模化的湍动能k；*u所述实际应模化的湍动能k由下式得到：u其中，C为柯尔莫哥洛夫常系数，取1.5；ε为实际的湍流耗散率；κ为可解湍流截断波数，由步骤三中所述当地动态网格长度尺度Δ决定，如下式所示：kc*其中，π为圆周率，取3.14；根据所述实际应模化的湍动能k、所述原始模化的湍动能k和步骤一中所述屏蔽函数F，构造动态尺度相关的调节函数D；定义尺度之比为所述实际应模化的湍动能k和所述原始模化的湍动能k的比值，所述动态尺度相关的调节函数D为所述尺度之比相关的函数，由下式得出：umGASfumfl＝(1-F)l+FlGASGASuGASm其中，l为网格相关尺度，l为湍流长度尺度；um所述湍流长度尺度l的表达式如下式所示：m其中，ν为当地模化的湍流粘性，U为SA系列模型得到的速度梯度张量；a为经验系数，取6.0；ti, j0⑤所述重构SA系列模型的湍流粘性包括：采用步骤四所述动态尺度相关的调节函数D对SA系列模型中的当地模化的湍流粘性ν进行调控，得到重构的湍流粘性ν，由下式得出：ftsfsν＝D·νsfsft⑥所述使用重构的湍流粘性进行湍流模拟包括：采用步骤五中所述重构的湍流粘性ν，计算雷诺应力，并更新质量、动量、能量输运方程，与SA系列模型结合得到所述基于湍流能谱耦合SA系列模型的Vreman动态网格自适应湍流模拟方法。sfs 数据由马 克 团 队整理