基于熵限制的Baldwin-Lomax湍流模型

趙 瑞 閻 超 于 劍

（北京航空航天大學 航空科學與工程學院，北京 100191）

基于熵限制的Baldwin-Lomax湍流模型

趙 瑞 閻 超 于 劍

（北京航空航天大學 航空科學與工程學院，北京 100191）

針對Baldwin-Lomax（BL）模型在模擬超聲速復雜流動中的不足，提出一種基于熵限制的新型修正方式.分別采用原始的BL模型（BL-origin）、修正后的BL模型（BL-entropy）以及Wilcox k-ω兩方程模型對超聲速平板、超聲速二維壓縮拐角以及膨脹-壓縮拐角3個典型算例進行計算，結果表明BL-entropy能夠較好地獲取長度尺度進而得到均勻合理的渦粘性分布.同時，該修正方式簡單高效并且適用于其他與超聲速邊界層有關的模型，具有較大的發展潛力.

湍流模型;熵;超聲速流動;計算流體力學

超聲速飛行器在大多數飛行情況下都處于湍流流態.由于湍流是流體微團的不規則運動，湍流運動產生的質量、動量和能量的輸運將遠遠大于分子熱運動產生的宏觀輸運，同時湍流脈動導致額外的能量耗散，引起氣動加熱和摩阻增加.此外，高超聲速流動中普遍存在激波與湍流邊界層相互作用、激波誘導邊界層分離與再附等非常復雜的現象，因此湍流計算對準確預估高超聲速飛行器的氣動性能非常重要.

目前湍流數值模擬一般有3種方法:直接數值模擬（DNS，Direct Numerical Simulation），大渦模擬（LES，Large Eddy Simulation），雷諾平均 N-S方程（RANS，Reynolds Average Navier-Stokes）.受目前計算機條件等限制，前兩種方法只限于求解一些低雷諾數的簡單流動，RANS只計算大尺度平均流動，所有湍流脈動對平均流動的作用均用模型假設封閉，使計算量大……