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基于RNG湍流模型的双向泵站出水流道流动计算 被引量：36
1
作者 成立 刘超 +1 位作者 周济人 汤方平 《水科学进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第1期109-112,共4页
低扬程双向流道泵站是我国独创的泵站型式,为深入了解其流道内流场特性,首次运用基于壁面律的RNGk ε的湍流模型对流道进行数值模拟。计算采用交错网格的有限体积法求解三维不可压Navier Stokes方程。提出优化出水流道的目标函数,并依... 低扬程双向流道泵站是我国独创的泵站型式,为深入了解其流道内流场特性,首次运用基于壁面律的RNGk ε的湍流模型对流道进行数值模拟。计算采用交错网格的有限体积法求解三维不可压Navier Stokes方程。提出优化出水流道的目标函数,并依据数值模拟结果,预测出水流道水力损失。根据经验公式计算的水力损失和预测的出水流道水力损失两者较为接近,表明通过采用基于壁面律的RNG湍流模型能较好地预测出水流道的水力性能。考虑壁面律的RNG湍流模型在泵站流道内特性数值模拟和外特性预测研究方面有较好的推广价值。 展开更多
关键词 双向泵站 RNG湍流模型 出水流道 壁面律 数值模拟
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类-1湍流边界层时平均壁面垂向速度普适解析律 被引量：1
2
作者 丁一鸣 王铎 +1 位作者 曹博超 徐弘一 《水动力学研究与进展（A辑）》 CSCD 北大核心 2021年第1期102-111,共10页
湍流边界层普适统计规律的探索一直是湍流研究中的重要课题之一。该文在前人成功获得零压梯度平板湍流边界层流向速度普适规律的基础上,对壁面切应力仅为流向坐标函数的类-1湍流边界层,采用时-空间平均摩擦速度为尺度,根据壁面律研究中... 湍流边界层普适统计规律的探索一直是湍流研究中的重要课题之一。该文在前人成功获得零压梯度平板湍流边界层流向速度普适规律的基础上,对壁面切应力仅为流向坐标函数的类-1湍流边界层,采用时-空间平均摩擦速度为尺度,根据壁面律研究中所获得的经验,设计构造了反映垂向速度边界层特征的指示函数(IndicatorFunction,IDF),进而完整获得了对湍流垂向时均速度边界层各个亚层的严格定量划分。在此基础上,该文提出不依赖于雷诺数的三控制参数解析公式,对类-1湍流边界层壁面垂向速度进行预测。该文对其中的控制参数,如抑制长度和抑制强度特征量进行了物理剖析,验证了相关控制参数对边界层壁面垂向时均速度描述的准确性和有效性。研究首次清晰地得到了类-1湍流边界层垂直壁面方向时均速度分量的各个亚层特征,清楚地界定了关于壁面垂向速度分量的内层、双对数线性层、尾迹过渡层和尾迹层的划分,并发现了与时均流向速度半对数层相对应的垂向速度双对数线性层,即ln(7)v(8)与ln(7) y(8)呈线性关系的区域。湍流壁面垂向速度边界层普适统计规律的发现及其解析描述,即分别基于时均局部和时-空间平均摩擦速度为尺度的壁面垂向速度解析表达,与之前流向速度边界层壁面律相结合,将形成表述平板湍流边界层不依赖于雷诺数的普适完整壁面解析规律,即平板完整解析律(Analytical Wall Law),为相关流体工程应用及测量技术提供了数学物理基础。 展开更多
关键词 类-1湍流边界层 零压梯度半无限平板湍流 壁面律 平壁解析律 直接数值模拟
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基于积分法的粗糙壁面湍流边界层发展预测 被引量：1
3
作者 张涛 朱晓军 +1 位作者 彭飞 闵少松 《中国舰船研究》 2014年第5期39-43,共5页
壁面粗糙度对湍流的影响研究是流体动力学的热点问题。利用边界层积分法对零压力梯度下棱锥形粗糙壁面湍流边界层的发展进行预测分析。首先,以2个几何统计参数对棱锥形的粗糙形态进行描述,通过对试验数据的拟合分析,确定粗糙度函数的具... 壁面粗糙度对湍流的影响研究是流体动力学的热点问题。利用边界层积分法对零压力梯度下棱锥形粗糙壁面湍流边界层的发展进行预测分析。首先,以2个几何统计参数对棱锥形的粗糙形态进行描述,通过对试验数据的拟合分析,确定粗糙度函数的具体形式;然后,利用动量积分方程和壁面律求解出粗糙壁面湍流边界层厚度和局部摩擦系数沿流向的变化情况。计算结果与试验数据吻合较好,表明采用积分法预测粗糙壁面湍流边界层的发展精度较高,适于工程应用。 展开更多
关键词 粗糙度 湍流边界层的发展 局部摩擦系数 积分法 壁面律
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无漂移的可压缩湍流边界层数据的生成
4
作者 张兆 黄思源 陶洋 《中国科学：物理学、力学、天文学》 CSCD 北大核心 2015年第9期39-49,共11页
本文描述了一种用于生成时间相关的三维可压缩湍流边界层数据的数值方法.该方法最早始于Lund的应用于不可压缩湍流边界层的Rescale方法,后来Urbin,Stolz等人又分别将该方法推广到了可压缩湍流边界层.其基本思想是将下游提取的边界层数... 本文描述了一种用于生成时间相关的三维可压缩湍流边界层数据的数值方法.该方法最早始于Lund的应用于不可压缩湍流边界层的Rescale方法,后来Urbin,Stolz等人又分别将该方法推广到了可压缩湍流边界层.其基本思想是将下游提取的边界层数据通过van Driest变换和修正Crocco关系式来建立湍流边界层内外层的速度和温度相似律,根据该相似律分别构建入口处内外层的流动参数,然后将内外层参数通过权函数加权合成为入口条件.Sagaut指出,Urbin和Stolz提出的Rescale方法存在着边界层漂移问题,入口处的Re数无法固定的缺点.本文直接给定入口处的名义厚度和动量损失厚度来固定入口处的来流Re数,为了解决相应的入口条件超定问题,首先采用动量损失厚度来无量纲化边界层外层法向距离,然后将权函数中的常数设置为一个优化变量,通过对该变量的设计将内外层参数加权合成为入口剖面,使得生成的入口边界条件同时满足给定的名义厚度和动量损失厚度.最后,将该方法成功应用于M∞=3的可压缩湍流边界层数据的生成,计算结果和DNS结果保持一致,充分说明了方法的可行性和适用性. 展开更多
关键词 湍流入口数据 湍流边界层 壁面律 亏损律 van-Driest变换 修正的Crocco公式
原文传递
绝热可压湍流的焓熵壁面律
5
作者 刘洪胜 葛满初 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1991年第1期33-37,共5页
在湍流流场的数值计算中,应用壁函数方法或称壁面律方法处理近壁区的流动已经证明是一种行之有效的方法,这可以减少壁面附近区域的计算工作量。在叶轮机械的流动计算中,常采用克罗柯形式的方程组,这里包含了焓与熵的计算。速度的壁面律... 在湍流流场的数值计算中,应用壁函数方法或称壁面律方法处理近壁区的流动已经证明是一种行之有效的方法,这可以减少壁面附近区域的计算工作量。在叶轮机械的流动计算中,常采用克罗柯形式的方程组,这里包含了焓与熵的计算。速度的壁面律已有许多人论述过,焓与熵的壁面律很少有人提及,而熵壁面律的概念首次由本文作者提出。 展开更多
关键词 湍流 可压湍流 绝热 焓 熵 壁面律
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用普林斯顿管测量明槽表面切应力
6
作者 徐成伟 《水道港口》 1996年第2期36-40,共5页
本文根据Preston管的理论基础——紊流边界层中的“壁面律”,采用自制的Praston管在率定流速的水槽中进行了对比验证,结果由Preston管测得的流速与标准流速吻合很好.利用带静压管的Preston管,测量了连续弯道的床面切应力。
关键词 明槽 壁面律 普林斯顿管 表面切应力 测量
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基于流动仿真大数据应对旋涡-湍流的研究进展 被引量：3
7
作者 王铎 刘超群 +1 位作者 蔡小舒 徐弘一 《力学季刊》 CAS CSCD 北大核心 2022年第2期197-216,共20页
文章以流体科学进入二十一世纪后,在大规模超算、云存储、数据通信和人工智能为支撑的大数据时代背景下,结合目前在复旦大学航空航天系所构建的热流体湍流直接数值仿真数据库,以及复旦大学团队近期与美国德州大学刘超群教授、上海理工... 文章以流体科学进入二十一世纪后,在大规模超算、云存储、数据通信和人工智能为支撑的大数据时代背景下,结合目前在复旦大学航空航天系所构建的热流体湍流直接数值仿真数据库,以及复旦大学团队近期与美国德州大学刘超群教授、上海理工大学蔡小舒教授以及国内水动力学杂志编辑部所合作开展的第三代涡识别技术研究,初步概念性地展示旋涡和湍流,特别是针对有工程实际背景和直接应用价值的壁湍流,在这两个流体力学关键基础议题上的最新认知,和基于大数据深度学习的相关湍流工程模拟实践成果.这些成果包括:(1)基于第三代涡识别技术的尾迹湍流中的涡运动学和动力学探索;(2)流-热统一完整的类-1、类-2湍流边界层壁面律构建;(3)基于第三代涡识别量对Kolmogorov幂次律的再认知;(4)基于DNS统计数据和神经网络深度学习构建新型湍流封闭模型及RANS计算实践.通过这些成果展示,论证解决这两个基础流体科学议题的技术路径,进而促进流体及相关学科研究在现代大数据背景下取得实质性进展和突破,并惠及现代流体、气动、水利、动力和化工等工程领域. 展开更多
关键词 涡识别 壁湍流 热湍流边界层 湍流壁面律 湍流幂次律 直接数值模拟 雷诺平均方法
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方型和矩型环管湍流直接数值模拟分析:I.平均流场,对直管道充分发展湍流边界层的再认识 被引量：2
8
作者 徐弘一 郭加宏 《中国科学：物理学、力学、天文学》 CSCD 北大核心 2013年第5期634-651,共18页
通过对槽道,方型环管及矩型环管内一系列充分发展湍流的系统直接数值模拟研究,建立直管内充分发展湍流数据库,其中包括详细的湍流统计数据:(1)湍流平均流场,即平均流向速度与湍流驱动平均二次流(史称Prandtl第二类二次流);(2)湍流雷诺... 通过对槽道,方型环管及矩型环管内一系列充分发展湍流的系统直接数值模拟研究,建立直管内充分发展湍流数据库,其中包括详细的湍流统计数据:(1)湍流平均流场,即平均流向速度与湍流驱动平均二次流(史称Prandtl第二类二次流);(2)湍流雷诺应力场;(3)湍流能量谱.在此基础上,作为系统研究的第一部分,本文对这些流动构型的湍流平均流场,包括平均流向速度,由湍流驱动的平均二次流结构以及平壁-角域剪切应力等,进行仔细剖析,进而总结出具有规律性的重要物理内涵.建立了直管内充分发展湍流边界层的广义壁面律,其中涵盖了von Karman平壁律和Xu90°凸,凹角域律.通过构造广义抑制函数和广义加强函数来定量描述和揭示这些规律之间的数学物理联系.首次提出在广义湍流边界层的框架下,泛型直管道边界层内层底部无量纲壁面切应力可以在一个较为宽广的范围内存在,即w0Ud3.23.5.而传统意义上由von Karman平壁律所支配的单位无量纲切应力,即层流底层关系wUy1,则仅为广义壁面律中的中性情形之特例.广义湍流边界层概念的提出和直管内充分发展湍流广义壁面律的建立,对传统意义上的湍流边界层及其密切相关的平壁律物理机制和相应数学表述进行了重新认识和重要拓展,由此达到对泛型直管内充分发展湍流边界层再认知的目的. 展开更多
关键词 壁湍流 广义湍流边界层 广义壁面律 方型环管 矩型环管 直接数值模拟
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