NEWS 新闻中心

科研速递|西安计算中心助力西北工业大学雷诺应力模型下的DES方法在30P30N增升装置流动模拟上的解析评估研究取得新进展!

   近期,西北工业大学XXX学院依托西安计算中心提供的计算平台,解析微分雷诺应力湍流模型框架下的新型DES方法研究,在这项研究中取得了新的进展。该研究结果在国际知名学术期刊AEROSPACE SCIENCE AND TECHNOLOGY 《航空航天科学技术》 上发表,并对西安计算中心致谢。

论文标题:

  《Resolution Assessment of Reynolds Stress Model-Based DES Methods for High-Lift Device Flow over 30P30N Configuration》

   雷诺应力模型下的DES方法在30P30N增升装置流动模拟上的解析评估

研究背景:

   研究工作来源于国家自然科学基金-湍流重大研究计划项目“微分雷诺应力湍流模型框架下的新型DES方法研究”旨在评估项目发展的新型DES方法在航空航天工程复杂构型湍流数值模拟中的性能。

研究目的:

   民机增升装置上非定常流动的数值模拟对于飞行器起降阶段的机体气动噪声的预测与降噪的设计具有重要工程意义。增升装置上流场的物理复杂性使得对它的精准模拟预测是一项颇具挑战的工作。课题组最新发展的一种新型湍流流场数值模拟方法——雷诺应力模型(RSM)框架下的DES方法(RSM-DES)基于物理简化较少的RSM模型,有望对增升装置上流场实现高保真数值模拟。为了评估RSM-DES方法在增升装置流动模拟上的解析性能,采用RSM-DES方法在标准增升装置构型30P30N多段翼型(如图1所示)上开展了深入的数值研究与解析评估工作。

研究方法

   湍流建模和计算流体力学数值模拟。

图1  30P30N多段翼的几何与计算域。a:几何尺寸;b:计算域外边界;c:计算域内边界

研究结果

   研究结果表明,相较于传统涡粘模式的SST模型下DES方法,RSM模型的DES方法能够更加高保真的预测30P30N多段翼型上的自由剪切层的生成与发展。具体表现在:自由剪切层内部湍动能分布的精准预测(如图2所示),自由剪切层的Kelvin–Helmholtz失稳过程的准确预测(如图3所示),主翼前缘脱落的剪切层对流至襟翼上表面的精细捕捉(如图3所示)。此外,RSM模型的DES方法得益于其离壁LES区中亚格子耗散的动态控制,它解析出的30P30N多段翼型流场中的湍流涡结构比SST模型下的DES方法更加丰富和精细(如图3所示)。

图2   30P30N构型前缘缝翼舱中的湍动能分布。a:PIV实验测量数据;b:SST-DES的计算结果;c:RSM-DES的计算结果;d:动态RSM-DES的计算结果
图3 不同DES方法计算的30P30N多段翼型上的流场湍流涡结构

研究结论

   本文在典型的增升装置构型——30P30N多段翼型上开展了RSM模型下新型DES方法的解析性能评估。RSM模型下新型DES方法对于30P30N多段翼型上的湍流流场结构与脉动载荷的预测性能优于传统涡粘模式的SST模型下DES方法,能够为民机增升装置的气动噪声预测与降噪设计工作提供更加精准的数值仿真手段。

Scroll to Top