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B-C转捩模型的标定与应用*

2018-10-09余秋阳邓小刚包芸王光学王靖宇张怀宝

关键词:关联实验模型

余秋阳,邓小刚,包芸,王光学,王靖宇,张怀宝

(1.中山大学工学院,广东 广州 510006;2.国防科技大学空天科学学院,湖南 长沙 410073;3.中山大学物理学院,广东 广州 510006)

转捩现象的研究对飞行器设计非常重要。层流边界层和湍流边界层结构的不同会导致很多气动力参数在转捩后发生很大的变化。20世纪末,湍流模式理论显示出它在工程应用上的优势,很多模型如S-A模型[1]、k-ω模型[2]等涌现出来,全湍流的计算也得到了很多令人振奋的结果。但与此同时,转捩现象的数值模拟却没有得到很好的发展,原因可以归结为转捩现象本身的复杂性[3]:① 在于物理过程的复杂性。转捩的类型包括自然转捩、旁路转捩、分离诱导转捩等,同时湍流边界层在强顺压梯度下还可能再层流化,很难从一两个物理量的变化得到全部的物理信息。② 在于数学表达的复杂性。转捩流动中线性和非线性效应的相互影响导致几乎不可能用单一数学模型来刻画这一物理现象。

C转捩模型由Onur Bas和Samet等在2013年提出[13]。它与γ-Reθ模型一样基于当地关联。B-C模型使用函数公式而不是输运方程去激发转捩过程。它耦合于S-A湍流模型上使用,因其同样包含经验关联式,也可以根据不同的转捩关联进行标定。本文详细介绍了B-C转捩模型,利用零压力梯度平板转捩实验数据得到一组关联函数;并针对E387、NLF(1)-416翼型做了验证计算,将得到的结果与风洞实验结果、全湍流计算结果进行了比较,获得了有益的结论。

1 B-C转捩模型简介

非结构软件平台中的B-C转捩模型与文献[13]中的略有不同,修正了部分量纲不匹配的问题。……

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