基于 OpenFOAM 的湍流光滑体分离的壁模式大涡模拟

本文考察了开源计算流体动力学求解器 OpenFOAM 的壁模式大涡模拟 (WMLES) 当前能力。通过覆盖附着及光滑体分离案例的仿真活动，实现了这一目标。该活动包括使用四种不同壁模型的仿真，并旨在探讨结果对数值方法、网格分辨率和次网格模型变化的敏感性。结果表明，决定 OpenFOAM 基于 WMLES 性能的两个主要因素。第一个是对导彗项的离散化。对于附着案例，采用低耗散数值方法可获得最佳性能；但对于光滑体分离案例，更耗散的数值方法才能获得最佳性能。第二个因素是壁建模。对于附着案例，平衡与非平衡壁模型均表现良好，但非平衡模型显著改善了光滑体分离预测。尽管如此，非平衡壁模型结果并未对平衡模型表现出一致的改进。这归因于这些模型在非平衡物理中的不一致处理，即在包含压力梯度项而未同时包含对流项的情况下。本研究强调，通过使用能一致地处理导彗项和压力梯度项的非平衡壁模型，可为未来的性能提升提供潜力。