具有上游信息修正的三维高速流湍流建模
流体动力学
2023-04-18 v2
摘要
湍流建模有望通过作为昂贵且具挑战性的地面与飞行试验的平等伙伴，彻底变革高速飞行器设计。然而，使湍流建模成为其尺度解析对应方法之诱人替代的基本假设，也降低了其对于实际高速构型的精度，尤其在考虑完全三维流动时。本研究开发了一种方法，以改善双鳍几何中复杂马赫数 8.3 的三维激波边界层干扰（SBLI）的湍流建模性能。采用一个具低雷诺数项的代表性两方程模型作为试验平台。首先利用涉及马赫数约 11.1 零压力梯度边界层与马赫数约 6.17 轴对称压缩拐角流动的基准测试用例阐明基线模型的缺陷。从不同可能性中，引入两个系数以抑制（i）湍流生成与（ii）激波下游湍流长度尺度的非物理过度放大。这些系数依赖于原模型已有的项，从而简化实现并保持计算成本。系数值基于激波上游湍流量的分布，这确保了修正不会在附着边界层等较简单、无需修正的情形中劣化模型预测。修正的效果显示，对于含诸多二维情形未观测特征（如三维分离、偏斜边界层与中心线涡）的三维 SBLI 测试用例，表面压力与壁面热流均有显著改善。文中还给出了对湍流变量入流值与网格分辨率的考量。
引用
@article{arxiv.2205.15377,
title = {Turbulence Modeling of 3D High-speed Flows with Upstream-Informed Corrections},
author = {Chitrarth Prasad and Datta V. Gaitonde},
journal= {arXiv preprint arXiv:2205.15377},
year = {2023}
}