基于谱元方法的约束和非约束 NACA 机翼剖面的 DDES 研究

我们在基于 $k-\tau$ 类湍流模型的谱元代码 Nek5000 中开发了混合 RANS-LES 策略。我们选取小型飞行配置的机翼剖面作为目标问题，以全面测试求解器的准确性和性能。我们展示了在纯 RANS 和混合 RANS-LES 设置下，对攻角范围从 0 到 90 度的无约束 NACA0012 机翼剖面的验证和验证结果。RANS 结果与现有的实验和数值数据在低入射流角度下表现良好。然而，在较大攻角处与实验结果存在小差异，这符合我们对 RANS 公式的预期。在另一方面，DDES 在比较可用的数值数据时良好地捕捉了 both 附着和脱离流动动力学。我们展示了对于混合湍流建模方法，高阶谱元离散比典型的低阶有限体积和有限差分方法更快地收敛（即需要更少的分辨率），并且更准确地捕捉流动动力学。我们还修订了一些关于统计收敛样本大小要求的指南。此外，我们通过评估侧壁“阻塞”效应来分析我们对无约束 DDES 在较大攻角处与实验结果的差异。我们进行了在约束“数值风洞”中的额外仿真，并根据湍流数评估观察到的差异。