一种基于DES和NLAS的脉动压力环境预示方法技术

本发明专利技术公开的一种基于DES和NLAS的脉动压力环境预示方法，属于空气动力学技术领域。本发明专利技术基于DES/NLAS方法，在大分离流等区域依然沿用预示效果好的DES方法，而对于DES方法无法求解的表面附体流动区域或激波震荡区域，基于NLAS方法小尺度量进行湍流重构，兼顾亚格子尺度声源的影响，再利用雷诺应力项重构壁面湍流噪声源，实现对壁面湍流脉动压力的传播演化，高效、准确地预示壁面脉动压力环境。本发明专利技术相对于RANS方法，对网格的要求较低，能够显著降低网格量，节省计算资源。本发明专利技术能够在RANS同一套网格上进行，也能够插值到新的更少的网格上完成，方便用于工程复杂外形的脉动压力环境预示，更好的适用工程复杂外形。更好的适用工程复杂外形。更好的适用工程复杂外形。

【技术实现步骤摘要】
一种基于DES和NLAS的脉动压力环境预示方法


[0001]本专利技术公开的一种壁面脉动压力环境预示方法，属于空气动力学


技术介绍

[0002]在飞行器研究中,脉动压力(又称“气动噪声”)的研究占有重要地位,它是由飞行器绕流的湍流边界层、分离流、震荡激波等因素产生的,脉动压力是飞行器噪声的主要噪声源之一。飞行器飞行过程中，由于外形几何剖面不连续过渡，流动绕过肩部时出现流动分离，在尾段形成分离区，分离区内旋涡流动的不稳定性及强脱体涡的动力学特性使得作用于飞行器上的气动力脉动剧烈，致使其动态稳定性遭到破坏，飞行器可能会出现极限环震荡的问题，另外，脉动压力信号以噪声的形式通过透射及结构共振转变为舱内噪声，使得表面出现较大的局部载荷，引起飞行器结构的抖振响应，极大地缩短材料的使用寿命，极易引起内部仪器失效，导致飞行任务的失败。因此,为了飞行器结构上的牢固性和可靠性,研究飞行过程中经历的脉动压力环境以及预测技术对于飞行器的结构设计及舱内声振环境的预测都具有重要的意义。
[0003]目前研究脉动压力环境特性主要依靠脱体涡模拟方法(Deta本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于DES和NLAS的脉动压力环境预示方法，其特征在于：包括如下步骤，步骤一、采用RANS湍流模型进行定常计算获取初始流场以及雷诺应力项；步骤二、通过RANS湍流模型计算的基本流场辨识出不同尺度的涡流结构分区，并划分基本的压力脉动产生区域；步骤三、对于大分离流动区域沿用使用DES方法进行计算，而对于其无法求解的附体流动区域或者激波震荡区域，则采用非线性噪声求解方法NLAS进行数值修正，NLAS方法采用非线性湍流模型Nonlinear RANS求解流场，再采用非线性噪声求解器NLAS求解声场；NLAS以简单的RANS的计算为基础提供湍流的统计平均，求解效率较高，无法求解的小尺度量则进行湍流重构，能够兼顾亚格子尺度声源的影响，在此基础上，NLAS再利用雷诺应力项重构产生噪声源，同时应用高精度低耗散求解器实现对壁面湍流脉动压力的传播演化，高效、准确地预示飞行器壁面脉动压力环境。2.如权利要求1所述的一种基于DES和NLAS的脉动压力环境预示方法，其特征在于：步骤一实现方法为，进行RANS方程求解时，采用考虑非线性的湍流模型，选用两方程非线性cubic k
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ε湍流模型，精确求解NLAS方程的非线性项，获取初始流场以及雷诺应力项。3.如权利要求2所述的一种基于DES和NLAS的脉动压力环境预示方法，其特征在于：步骤三中，DES方法是结合了大涡模拟LES方法和雷诺平均RANS方法的湍流模拟方法，通过对RANS湍流模型进行修正，使得在离壁面近处的区域采用RANS方法模拟边界层内小尺度涡的运动，而在远离壁面的区域处采用LES方法，对小尺度涡采用亚格子模型模拟，对大尺度涡进行直接模拟，主要针对大分离流动区域，而对于附体流动区域或者激波震荡区域可能存在无法求解的情况，采用非线性噪声求解器NLAS方法求解；NLAS方法是首先采用非线性湍流模型定常计算流场，获取雷诺应力项，不能求解的小尺度量则通过RANS得到的湍流统计结果重构出来，以此生成亚格子源项；将湍流模型获取的平均扰动项和重构的亚格子源项共同作为声学扰动方程的源项，对扰动方程进行非定常求解，获取壁面及空间声场信息；NLAS将流体变量分为统计平均项和扰动...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵瑞，樊宇翔，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：