一种GAO-YONG理性湍流模型的处理方法技术

本发明专利技术公开了一种GAO-YONG理性湍流模型的处理方法，涉及CFD计算技术领域。所述GAO-YONG理性湍流模型的处理方法的求解过程包含以下步骤：S1，对计算域进行网格划分；S2，对边界条件进行设置；S3，利用GAO-YONG理性湍流模型机械能方程计算分析；该模型采用了新的计算方法，对划分好网格、设置完边界条件的计算域进行CFD模拟。本发明专利技术的有益效果在于：通过采用新提出的对机械能方程的处理方法，可以降低方程求解过程中的耗散，进而得到更准确的湍流长度的分布情况，更加准确地进行数值模拟。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及CFD计算
，具体涉及一种GAO-YONG理性湍流模型的处理方法。
技术介绍
在CFD计算中，经典的RANS类湍流模型无法在不做任何调整的情况下准确模拟不同类型的流场情况。而GAO-YONG理性湍流模型是一种可以在不使用经验参数的情况下，计算多种不同类型流场的湍流模型。其中GAO-YONG湍流模型的机械能方程是决定数值模拟的准确性的关键方程。以往的方程处理方法中采用了上一轮迭代的计算结果，虽然起到了亚松弛的效果，稳定计算，但是在某些情况数值耗散较大，导致计算结果与实际情况有一定偏差，无法完全正确模拟流场的真实情况。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种GAO-YONG理性湍流模型的处理方法，以解决或至少减轻技术背景中所存在的至少一处的问题。本专利技术采用的技术方案是：提供一种GAO-YONG理性湍流模型的处理方法，所述GAO-YONG理性湍流模型的机械能方程为其中，L是特征长度，运算符·表示取一阶内积，运算符表示矢量其中表示对某参数求x方向偏导数，表示对某参数求y方向偏导数，表示对某参数求z方向偏导数，是气流平均速度，是气流平均密度，是气流脉动速度，是气流脉动压力，I表示单位矩阵表示由气流粘性引起的脉动流雷诺应力项，表示由计算得到的涡粘性引起的脉动流雷诺应力项，表示由气流粘性引起的平均流雷诺应力项，表示由计算得到的涡粘性引起的平均流雷诺应力项；所述求解过程包含以下步骤：S1，对计算域进行网格划分；S2，对边界条件进行设置；S3，利用GAO-YONG理性湍流模型的机械能方程对划分好网格、设置完边界条件的计算域进行CFD模拟。本专利技术的有益效果在于：通过采用新提出的对机械能方程的处理方法，可以降低方程求解过程中的耗散，进而得到更准确的湍流长度的分布情况，更加准确地进行数值模拟。附图说明图1是本专利技术的GAO-YONG理性湍流模型的处理方法的流程图。图2是采用本专利技术的GAO-YONG理性湍流模型的处理方法在一个周期内不同时刻湍流情况下后台阶流模拟结果。图3是采用的GAO-YONG理性湍流模型的处理方法进行的不同雷诺数下、相同几何结构的后台阶流动数值模拟结果与实验后台阶再附长度对比图。具体实施方式为使本专利技术实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。下面结合附图对本专利技术的实施例进行详细说明。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术保护范围的限制。如图1至图3所示，GAO-YONG理性湍流模型在数值求解过程中需要求解其定义的机械能方程，该方程用于求解湍流模型的长度尺度，决定了该模型数值模拟的准确性。以往的求解方式中引入了上一轮迭代的计算结果，虽然形式类似于亚松弛效应，起到稳定计算的作用，但是在某些情况下带来了较大的数值耗散，计算过程中可能发生湍流长度尺度趋近于0的情况。本专利技术提供了一种新的处理方法，方程求解中不引入上一轮迭代结果，减小数值耗散，进而能够准确模拟流场。提供一种GAO-YONG理性湍流模型的处理方法，所述GAO-YONG理性湍流模型的机械能方程为其中，L是特征长度，运算符·表示取一阶内积，运算符表示矢量其中表示对某参数求x方向偏导数，表示对某参数求y方向偏导数，表示对某参数求z方向偏导数，是气流平均速度，是气流平均密度，是气流脉动速度，是气流脉动压力，I表示单位矩阵表示由气流粘性引起的脉动流雷诺应力项，表示由计算得到的涡粘性引起的脉动流雷诺应力项，表示由气流粘性引起的平均流雷诺应力项，表示由计算得到的涡粘性引起的平均流雷诺应力项；所述求解过程包含以下步骤：S1，对计算域进行网格划分；S2，对边界条件进行设置；S3，利用GAO-YONG理性湍流模型的机械能方程对划分好网格、设置完边界条件的计算域进行CFD模拟。所述S1中对计算域进行网格划分，可以采用采用编程或第三方软件对计算区域绘制网格。在本实施例中，采用第三方软件ICEM对计算域进行网格划分，网格的具体划分是根据实际求解需要确定的，网格的具体划分方法为现有技术，再次不在赘述。所述S3中GAO-YONG理性湍流模型的机械能方程的具体计算过程为，将方程左端项进行一阶和二阶展开，式中，表示从n＝1的项一直叠加到n＝∞，L是特征长度，运算符·表示取一阶内积，运算符表示矢量其中表示对某参数求x方向偏导数，表示对某参数求y方向偏导数，表示对某参数求z方向偏导数，是气流平均速度，是气流平均密度，是气流脉动速度，n！表示n的阶乘，是气流脉动压力，I表示单位矩阵表示由气流粘性引起的脉动流雷诺应力项，表示由计算得到的涡粘性引起的脉动流雷诺应力项，表示由气流粘性引起的平均流雷诺应力项，表示由计算得到的涡粘性引起的平均流雷诺应力项；忽略高阶项，左端展开如下所示：方框中的项代表高阶项，省略。令将一阶与二阶展开项中的L单独提取出来，而不是与相乘转换为ξ，其中为GAO-YONG理性湍流模型中定义的涡粘性系数矩阵。这样就没有采用上一轮的迭代结果L以及ξ(由于所以也相当于使用了上一迭代过程中的L)，降低了耗散性。具体形式如下：一阶项展开形式二阶项展开形式将一阶项与二阶项带入到机械能方程中，得到的结果如下：最终得到其中在本实施例中，所述步骤S1中对网格的划分突扩比为2，所述突扩比为台阶后高度与台阶高度的比值，本实施例的台阶后长度为30倍台阶高度。在本实施例中，所述步骤S1中对边界条件的设置具体为，以台阶高度为特征长度的来流雷诺数Re＝3200，雷诺数Re定义如下：其中，ρ是气流密度，U是来流速度，l是特征长度，μ是气体的粘性系数。本实施例进口给定固定速度边界条件本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种GAO‑YONG理性湍流模型的处理方法，其特征在于：所述GAO‑YONG理性湍流模型的机械能方程为|L|=A-(ρ‾U~·(LDirection·▿U‾))12ρ‾U~·(LDirection·(LDirection·▿(▿U‾))),]]>其中，A=(LDirection·(-▿(U‾U~+p~I)+▿·(σ~+σ~turb-σ-σturb))),]]>L是特征长度，运算符·表示取一阶内积，运算符表示矢量其中表示对某参数求x方向偏导数，表示对某参数求y方向偏导数，表示对某参数求z方向偏导数，是气流平均速度，是气流平均密度，是气流脉动速度，是气流脉动压力，I表示单位矩阵100010001,]]>表示由气流粘性引起的脉动流雷诺应力项，表示由计算得到的涡粘性引起的脉动流雷诺应力项，表示由气流粘性引起的平均流雷诺应力项，表示由计算得到的涡粘性引起的平均流雷诺应力项；所述求解过程包含以下步骤：S1，对计算域进行网格划分；S2，对边界条件进行设置；S3，利用GAO‑YONG理性湍流模型的机械能方程对划分好网格、设置完边界条件的计算域进行CFD模拟。...

【技术特征摘要】
1.一种GAO-YONG理性湍流模型的处理方法，其特征在于：所述GAO-YONG理性湍流模型的机械能方
程为|L|=A-(ρ‾U~·(LDirection·▿U‾))12ρ‾U~·(LDirection·(LDirection·▿(▿U‾))),]]>其中，A=(LDirection·(-▿(U‾U~+p~I)+▿·(σ~+σ~turb-σ-σturb...

【专利技术属性】
技术研发人员：李孝堂，郑文涛，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司沈阳发动机设计研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁;21