基于SA湍流模型的DES方法應用

陳江濤 張培紅 周乃春 鄧有奇

(中國空氣動力研究與發展中心，綿陽621000)

20世紀60年代，計算流體力學 (CFD，Computational Fluid Dynamics)開始初步應用于飛行器設計.隨著計算機技術的迅猛發展，CFD技術取得了巨大的進步，解決復雜工程問題的能力迅速增強.而今，CFD已經成為空氣動力學研究的最重要手段之一，在飛行器設計等諸多工業領域里發揮了重要作用.目前，工程中多采用雷諾平均 N-S方程 (RANS，Reynolds-Averaged Navier-Stokes)的方法，該方法計算時間短、可靠性高，在工程界得到了廣泛的應用.然而對于分離流動的計算，RANS方法往往不能給出不同尺度渦的發展變化細節.以當前的計算機水平，大渦模擬 (LES，Large Eddy Simulation)和直接數值模擬在復雜外形和高雷諾數 (大于105)問題中巨大的計算量使得這些高級模擬方法難以在工程中廣泛應用.

1997 年 Spalart［1］發展的分離渦模擬 (DES，Detached-Eddy Simulation)方法使得模擬實際工程問題中大范圍分離流動有了現實可行性，被認為是在現有的大型計算機集群的水平下，解決高雷諾數大分離非定常流動模擬最有可能成功的方法.DES把LES和RANS兩種方法的優點相結合，是一種利用單一湍流模式的三維非定常數值求解方法，該湍流模式在網格足夠密的地方相當于LES中的亞格子應力模式，在其他地方相當于RANS模式［2］.與 LES相比，DES方法不考慮湍流附面層內大量小尺度脈動運動，所需的網格數量大大降低，這樣既可以在附面層內發揮RANS方法計算量小的優勢，又可以在流動分離區域，對大尺度的脫體分離渦進行較好的模擬，既能捕捉到分……