基于三种亚格子模型的空腔振荡流动计算

白海涛， 赖焕新（华东理工大学承压系统与安全教育部重点实验室，上海 200237）

基于三种亚格子模型的空腔振荡流动计算

白海涛， 赖焕新
（华东理工大学承压系统与安全教育部重点实验室，上海 200237）

使用三种亚格子应力模型，对长深比（L/D）为5的三维矩形开式空腔的可压缩流体进行大涡模拟计算。研究得到的空腔自激振荡频率与Rossiter公式计算结果和实验结果吻合良好，结果显示振荡能量主要集中在较低频率区域，压力幅值主要出现在前三阶模态。Dynamic Smagorinsky-Lilly（DSM）模型在空腔前后壁面附近区域的脉动强度分布比Smagorinsky-Lily （SM）模型更为接近实验值，Wall Adapting Local Eddy Viscosity（WALE）模型的脉动强度分布与实验值最为接近。由空腔底部监测点声压级分布及声压频谱图可以看出：WALE模型性能最佳，DSM模型结果也与实验结果相符合，SM模型的预测性能略差。

开式空腔；自激振荡；大涡模拟；亚格子应力模型；气动噪声

流体流过物体表面的空腔或缺口时，由于腔外剪切流与腔内流动的相互作用，会出现自激振荡现象，同时出现剧烈的压力、速度脉动，并辐射产生强烈的噪声，该物理现象称为空腔自激振荡。空腔自激振荡现象广泛存在于飞行器的起落架舱、武器舱及燃烧室等部位，是典型的声-涡干涉、非定常流和流体动力不稳定问题。从20世纪50年代开始，人们对空腔自激振荡流动特性做了大量研究。关于开式空腔自激振荡物理机制，虽然有多种解释，但最被人们接受的是Rossiter［1］提出的空腔流声共振反馈模型并给出了预估振荡频率的半经验公式，该公式在一定精度范围内能够较为准确地预测空腔流激振荡的峰值频率，成为评价数值模拟结果的重要标准。……