使用Gao－Yong湍流方程计算翼体角偶流动

高 歌 江立军 高 琳

(北京航空航天大学 能源与动力工程学院，北京100191)

翼体角偶流动在空气动力学和水动力学研究应用中广泛存在，例如，飞行器外流，叶轮机械，潜艇，电子元件冷却以及河流/桥梁流动等.它是一个强三维湍流边界层流动，有三维边界层的分离和再附;同时具有强三维各向异性，伴有多个马蹄涡的形成和发展，具有不同长度尺度的平板边界层和翼型边界层的相互干扰以及非定常特征等.正是因为这种湍流流动的复杂性，针对它的实验研究直到20世纪80年代才开始，详尽的实验数据直到90年代才由文献［1］给出.三维湍流流动的复杂性，使得以往湍流模式的评估与校正通常采用相对简单的二维边界层算例，这就导致将这些湍流模式应用于三维湍流流动时，给出的结果往往差强人意.文献［2］采用12种湍流模式，其中包括线性、非线性涡粘模式，雷诺应力湍流模式等，对翼体角偶流动进行了数值计算，得到的结果与实验对比相差甚远，其中雷诺应力模型表现最好，尤其是在尾迹区的马蹄涡结果捕捉较好，但没有一个模式得到与实验数据接近的结果，无论是平均流场还是湍流场.文献［3］用RANS/LES混合方法计算了翼体角偶流动，结果表明DES(Detached Eddy Simulation)预测分离过早，DDES(Delayed-Detached Eddy Simulation)结果稍有改善，但还是无法令人满意.Gao-Yong湍流方程［4］从Navier-Stokes方程出发，基于侧偏统计平均方法，在推导过程中不曾舍弃任何高阶湍流脉动量，模化过程中又采用了符合湍流物理实质的动……