基于高精度加權(quán)緊致非線性格式的γ-Reθ轉(zhuǎn)捩模型標(biāo)定與應(yīng)用*

王圣業(yè)，王光學(xué),2，董義道，鄧小剛

(1．國防科技大學(xué) 航天科學(xué)與工程學(xué)院， 湖南 長沙　410073；2．中山大學(xué) 物理學(xué)院， 廣東 廣州　510006)

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基于高精度加權(quán)緊致非線性格式的γ-Reθ轉(zhuǎn)捩模型標(biāo)定與應(yīng)用*

王圣業(yè)1，王光學(xué)1,2，董義道1，鄧小剛1

(1．國防科技大學(xué) 航天科學(xué)與工程學(xué)院， 湖南 長沙410073；2．中山大學(xué) 物理學(xué)院， 廣東 廣州510006)

為準(zhǔn)確模擬航空工程中的轉(zhuǎn)捩問題，在高精度數(shù)值風(fēng)洞平臺上采用低速平板試驗數(shù)據(jù)對基于高精度加權(quán)緊致非線性格式的γ-Reθ轉(zhuǎn)捩模型進(jìn)行了標(biāo)定，并在二維低速問題中進(jìn)行了應(yīng)用。計算結(jié)果與試驗的對比表明：基于高精度加權(quán)緊致非線性格式的γ-Reθ轉(zhuǎn)捩模型可準(zhǔn)確模擬自然轉(zhuǎn)捩、旁路轉(zhuǎn)捩及分離轉(zhuǎn)捩的位置，并且具有較低的網(wǎng)格敏感性；在中等雷諾數(shù)范圍，層流區(qū)域和湍流區(qū)域有相同量級時，計算必須采用轉(zhuǎn)捩模型才能準(zhǔn)確模擬阻力系數(shù)。

轉(zhuǎn)捩模型；高精度格式；加權(quán)緊致非線性格式；湍流模型

轉(zhuǎn)捩機理非常復(fù)雜，包含了自然轉(zhuǎn)捩、旁路轉(zhuǎn)捩、分離誘導(dǎo)轉(zhuǎn)捩以及湍流邊界層在順壓梯度下可能再層流化等[1]，故而對轉(zhuǎn)捩的模擬十分困難。近年來，在計算流體力學(xué)(Computational Fluid Dynamics, CFD)中，高精度數(shù)值方法和高性能計算機的迅速發(fā)展，使直接數(shù)值模擬和大渦數(shù)值模擬在轉(zhuǎn)捩機理研究中的應(yīng)用取得了很大成功，但距離工程應(yīng)用仍存在很長距離。目前，工程應(yīng)用中仍然依靠求解雷諾平均Navier-Stokes(Reynolds Average Navier-Stokes, RANS)方程，轉(zhuǎn)捩主要依靠經(jīng)驗或半經(jīng)驗公式確定。其中，Menter和Langtry等[2-3]提出的基于當(dāng)?shù)仃P(guān)聯(lián)的γ-Reθ轉(zhuǎn)捩模型，憑借其與現(xiàn)代CFD方法良好的兼容性，在工程領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。……