| 干扰剪切流动稳定性理论及其对高雷诺数流动数值模拟方法的改进 |
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| 引用本文： | 高智.干扰剪切流动稳定性理论及其对高雷诺数流动数值模拟方法的改进[J].空气动力学学报,2015(2). |
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| 作者姓名： | 高智 |
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| 作者单位： | 中国科学院力学研究所 高温气体动力学国家重点实验室,北京,100190 |
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| 摘 要： | 在干扰剪切流(Interacting Shear Flow,ISF)理论的基础上,提出ISF稳定性理论并把它用于改进高雷诺(Re)数流动计算方法。(1)高Re数内外绕流的RANS计算及工业标准PNS计算中,流动转捩的预测均基于经典边界层理论;然而转捩并非总是最早发生在边界层中,例如发生在壁面小突起、小凹坑、小窄缝等局部粘性/无粘强干扰区,这些强干扰区可能位于边界层内,但边界层理论并不适用于它们,又如转捩发生在分离点邻域强干扰区等。(2)ISF理论表明:高Re数内外绕流为一复杂ISF,转捩总是最早发生在该ISF的层流区中。(3)ISF稳定性理论表明:作者提出的干扰剪切扰动流(Interacting Shear Perturbed Flow,ISPF)方程组可以计算ISF层流中非湍流扰动运动演化并预测转捩;ISF方程组和ISPF方程组分别与PNS和抛物化稳定性方程(PSE)为同类方程组,PSE分析计算边界层稳定性的众多成功实践,说明用ISPF(即PSE)方程组计算ISF层流扰动流并预测转捩完全可行。(4)RANS和PNS方法经ISF稳定性理论改进后,在转捩前用ISF方程组(即PNS)计算ISF层流基本流,用ISPF方程组(即PSE)计算ISF层流扰动流并预测转捩位置;转捩后RANS方法计算RANS或RANS/LES,PNS方法计算干扰剪切湍流(ISTF)方程组即抛物化RANS(PRANS)方程组。改进后的两方法,理论合理正确,方程体系完备、自洽,ISF方程组只能用ISPF方程组相配对,因此是高Re数内外绕流计算的理想且可持续发展的两种方法。
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| 关 键 词： | 高雷诺数流动 PNS 方法 RANS 方程 干扰剪切流(ISF)理论 ISF 稳定性理论 |
Interacting shear flow stability theory with application to improving computational method of simulating numerically high Reynolds number flows |
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| Gao Zhi.Interacting shear flow stability theory with application to improving computational method of simulating numerically high Reynolds number flows[J].Acta Aerodynamica Sinica,2015(2). |
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| Authors: | Gao Zhi |
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| Abstract: | |
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| Keywords: | high Reynolds number flow PNS method RANS method interacting shear flow (ISF)theory ISF stability theory |
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