基于半隱格式均質(zhì)湍流的直接數(shù)值模擬.pdf

1、湍流流動(dòng)在風(fēng)力機(jī)繞流、風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)資源等問(wèn)題的研究中占有重要地位。研究湍流最精確的方法是直接數(shù)值模擬，無(wú)需任何湍流模型假設(shè)，可以得到不同尺度的瞬時(shí)湍流流場(chǎng)。研究直接數(shù)值模擬方法對(duì)于開(kāi)發(fā)高可信的風(fēng)能CFD分析工具有重要意義。
　　本文采用高階緊致有限差分格式的數(shù)值模擬算法，在開(kāi)源直接數(shù)值模擬軟件Incompact3D的基礎(chǔ)上進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，采用半隱式格式求解粘性項(xiàng)。開(kāi)發(fā)了時(shí)間和空間平均的一階矩，以及雷諾應(yīng)力、熱流量、溫度變量二階矩的統(tǒng)計(jì)后

2、處理程序。以充分發(fā)展的槽道流動(dòng)為例，采用改進(jìn)的粘性項(xiàng)半隱式方法研究了帶標(biāo)量的均質(zhì)湍流，給出了槽道流動(dòng)的二階統(tǒng)計(jì)項(xiàng)的預(yù)估，并統(tǒng)計(jì)了沿著壁法向方向的時(shí)間和空間平均物理量，分析了湍動(dòng)能產(chǎn)生區(qū)，峰值區(qū)，主流區(qū)等區(qū)域的湍流特征。通過(guò)粘性項(xiàng)半隱式格式運(yùn)用，使得槽道湍流的直接數(shù)值模擬的最小時(shí)間步比顯示格式大四倍左右，縮短了計(jì)算時(shí)間。結(jié)果分析表明，雷諾應(yīng)力和熱流量的輸運(yùn)過(guò)程的相似性，表征了熱傳動(dòng)和速度流動(dòng)的相似的物理機(jī)制。雷諾應(yīng)力和熱流量等的預(yù)估對(duì)于評(píng)