陳芳+呂夢迪

摘 要 粘性項(xiàng)采用Jameson中心格式，無粘項(xiàng)采用Van Leer格式，通過求解雷諾平均Navier-Stoke（NS）方程與零方程湍流模型的耦合，考察對流場的模擬準(zhǔn)確度，采用對比分析的方法與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，研究零方程湍流模型在跨聲速中的計(jì)算特性和準(zhǔn)確度。

關(guān)鍵詞 NS方程 跨聲速 湍流模型

中圖分類號(hào)：V211.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0 引言

以前飛行力學(xué)的研究主要運(yùn)用的是具有局限性的理論分析和費(fèi)用高的風(fēng)洞試驗(yàn)，隨著飛行器的幾何外形和流動(dòng)的復(fù)雜性在不斷的提高，風(fēng)洞試驗(yàn)就越來越不能滿足實(shí)際的需要。近幾年計(jì)算機(jī)給我們帶來了翻天覆地的變化，計(jì)算流體力（CFD）伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，在多種相關(guān)工業(yè)及其學(xué)科的推動(dòng)和影響下應(yīng)用而生。CFD能夠去除理論分析的局限性，填補(bǔ)風(fēng)洞試驗(yàn)的不足之處，在當(dāng)今的航空、航天領(lǐng)域占據(jù)無可替代的位置。

本文以O(shè)NERA-M6機(jī)翼為模型算例，在求解NS方程與湍流模型耦合的計(jì)算中采用分辨接觸間斷能力較強(qiáng)的Van Leer格式。求解NS方程的方法在解決流體力學(xué)方程方面被廣泛應(yīng)用，為了使NS方程封閉需要在湍流的理論與經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上建立起來一系列模型假設(shè)，因此就出現(xiàn)了不同類型的湍流模型，而湍流模型對流動(dòng)模擬的精度具有很大的影響。本文將NS方程與零方程湍流模型耦合的計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分別進(jìn)行對比分析，研究它的計(jì)算準(zhǔn)確度和特性。

1計(jì)算方程及結(jié)果分析

從計(jì)算結(jié)果可得出模型預(yù)測到的機(jī)翼表面壓力系數(shù)分布和激波的位置很大部分是一致的，與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)也有很好的吻合。從而驗(yàn)證了該計(jì)算方法的可行性和計(jì)算程序的有效性。

2結(jié)論

為了得到湍流模型的計(jì)算準(zhǔn)確度，通過求解NS方程耦合零方程湍流模型的全湍流數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)結(jié)得到以下結(jié)論：湍流模型對誤差、升力、阻力收斂歷程有一定的影響，收斂速度和計(jì)算效率明顯高，湍流模型對氣動(dòng)力特性還有一定的影響，預(yù)測的機(jī)翼表面壓力系數(shù)分布和實(shí)驗(yàn)吻合良好，對阻力系數(shù)有較大的影響，對升力系數(shù)的影響沒有對阻力系數(shù)的影響大。

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