采用边界层贴合网格的壁建模大涡模拟在外气动中的性能

我们研究了用于外气动应用的壁建模大涡模拟（WMLES）的误差标度与计算代价。NASA Juncture Flow 被用作具有后缘光滑体分离的飞机的代表。考察了两种网格策略：i) 定尺寸网格，其中近壁网格尺寸取常数值；ii) 边界层贴合网格（BL-conforming grid），其中网格尺寸随边界层厚度增长而变化。我们的结果辅以对平均压力系数（$C_p$）和平均速度剖面的代价与预期误差标度的理论分析。对于所有研究的网格，$C_p$ 的预测误差均在 $5\%$ 以内，即便边界层仅被勉强分辨。 $C_p$ 预测的高精度归因于附着流中平均压力的外部层性质。预测的平均速度剖面误差随所考虑位置（即机身、翼身接合处或分离后缘）表现出很大变异性。WMLES 在流动类似零压梯度湍流边界层的区域（如机身，误差 $<5\%$）表现符合预期。然而，在翼身接合处附近，更尖锐地说在分离区中，WMLES 对平均速度的预测精度下降。我们还研究了欠分辨机翼前缘误差传播的影响。结果表明，BL-conforming grids 通过更有效的网格点分布，在翼身接合处和分离区域实现了更高精度，进而减弱了误差的流向传播。