格子玻尔兹曼方法求解过渡区翼型流动中层流分离泡的间歇性
流体动力学
2024-11-08 v1
摘要
使用格子玻尔兹曼方法（LBM）研究了 NACA0012 翼型在中等雷诺数 Re = 50,000 和攻角 alpha = 3 度条件下的流动。LBM 解以直接数值模拟（DNS）模式计算，即不使用壁面模型。与纳维-斯托克斯壁面解析大涡模拟进行了对比验证，不同方法之间取得了良好的一致性，表明 LBM 能够在过渡区为边界层提供精确解，但具有显著的计算成本降低。层流分离泡（LSB）在翼型吸力面上形成，导致间歇性涡脱落，影响向湍流的转变并产生强展向相干涡。观察到不同的脱落模式，包括单一涡结构的平流以及两个涡的配对，这些涡可能会也可能不会破碎为更精细的湍流尺度。此类流动特征由直接影响尾缘噪声产生的二维和三维事件所表征。LSB 的频率和振幅调制导致噪声频谱包含主频音调加上等间距的次频音调，时频分析表明主频音调可能因间歇性而切换频率。本研究推进了对过渡区翼型流动中 LSB 行为的理解，对叶片和螺旋桨的性能与噪声产生具有影响。
引用
@article{arxiv.2411.04763,
title = {Intermittency of a transitional airfoil flow with laminar separation bubble solved by the lattice-Boltzmann method},
author = {Bernardo Luiz Ribeiro and Cayan Dantas and William Wolf},
journal= {arXiv preprint arXiv:2411.04763},
year = {2024}
}
备注
31 pages, 16 figures, preprint submitted to the Aerospace Science and Technology