一种基于简化三方程转捩模型的高超声速转捩预测方法技术

本发明专利技术公开了一种基于简化三方程转捩模型的高超声速转捩预测方法。该方法在γ‑Reθt转捩模型的基础上，通过引入当地化的压力梯度参数构建了新的转捩经验判定关系式，成功去掉了转捩动量厚度雷诺数Reθt的输运方程。在此基础上，通过耦合湍流/转捩模型可压缩修正方法实现了高超声速边界层流动转捩的模拟预测。本发明专利技术提出的高超声速转捩预测方法相比γ‑Reθt转捩模型，具有更为简单的转捩经验判定关系式，计算量有所下降，并且能够准确预测高超声速边界层转捩起始位置、转捩区域长度以及物面的热流和摩阻系数。

【技术实现步骤摘要】
一种基于简化三方程转捩模型的高超声速转捩预测方法
本专利技术涉及一种边界层流动转捩数值计算方法，尤其涉及一种基于简化三方程转捩模型的高超声速转捩预测方法。
技术介绍
对边界层转捩的研究不仅有助于揭示复杂的湍流形成机理，还能够有效指导航空航天领域的工程设计。早在1992年美国国防部防御科学委员会就认为实现边界层转捩的模拟预测是其国家空天飞机项目中的关键技术之一。美国NASA在2009年3月成立的三个高超声速飞行器研究中心中有一个就是“国家高超声速层流/湍流转捩研究中心”。在2014年NASA发表的“CFD远景2030”中也有提到：对湍流/转捩流动实现物理模型的描述是第一类急需解决的问题，可见边界层转捩问题对高超声速飞行器设计研究的重要性。由于湍流和层流的流动特征差别巨大，边界层转捩会对飞行器表面摩擦阻力、表面热流以及发动机燃料掺混等产生显著的影响，因此对边界层转捩的研究具有广泛的工程应用背景。根据需求不同，研究人员往往会采取相应的措施推迟或诱发转捩。对于高超声速飞行器，湍流流态的物面热流往往是层流流态的数倍，推迟流动转捩能够大大降低飞行器壁面热流，为防热结构的设计和材料选择提供更大的灵本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于简化三方程转捩模型的高超声速转捩预测方法，其特征在于，该方法是利用当地化的压力梯度大小表征参数构建新的转捩经验判定关系式，以去掉转捩动量厚度雷诺数输运方程，再通过耦合湍流/转捩模型可压缩修正方法，实现高超声速边界层流动转捩的数值模拟。

【技术特征摘要】
1.一种基于简化三方程转捩模型的高超声速转捩预测方法，其特征在于，该方法是利用当地化的压力梯度大小表征参数构建新的转捩经验判定关系式，以去掉转捩动量厚度雷诺数输运方程，再通过耦合湍流/转捩模型可压缩修正方法，实现高超声速边界层流动转捩的数值模拟。2.根据权利要求1所述的基于简化三方程转捩模型的高超声速转捩预测方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤(1)对NS方程、k-wSST湍流模型方程以及间歇因子输运方程进行求解，得到n时刻的当地化压力梯度参数(localpressuregradientparameter)Tw；步骤(2)构建新的边界层转捩经验判定关系式，如下：Flength＝max(0.1,30.0×ln(Tu∞)+89.97)采用步骤(1)中计算得到的n时刻的当地化压力梯度参数Tw以及来流湍流度Tu∞求解临界动量厚度雷诺数Reθc和转捩区域控制参数Flength；步骤(3)通过引入湍流/转捩模型可压缩修正方法对湍流模型方程中的参数β*和β以及临界动量厚度雷诺数Reθc进行可压缩修正，从而完成时间步残差计算，并用于n+1时刻简化三方程转捩模型的迭代求解。3.根据权利要求2所述的基于简化三方程转捩模型的高超声速...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈伟芳，吴昌聚，赵文文，杨华，陈丽华，蔡林峰，刘华林，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33