壁面函数的选择方法、装置、终端设备及存储介质制造方法及图纸

本申请公开了一种壁面函数的选择方法、装置、终端设备及存储介质，通过分别使用基于y

【技术实现步骤摘要】
壁面函数的选择方法、装置、终端设备及存储介质


[0001]本申请属于流体力学
，尤其涉及一种壁面函数的选择方法、装置、终端设备及存储介质。

技术介绍

[0002]RANS（雷诺平均方程）方法在模拟湍流流动时，采用壁面函数的初衷是在固壁处提供一个边界条件，降低数值解（特别是摩擦阻力和热流等）对临近壁面第一层网格节点位置的依赖性。湍流边界层模拟采用壁面函数方法，可以大幅放宽壁面第一层网格的尺度和减少数值刚性问题，从而达到加速计算过程收敛的效果，并增加迭代计算的稳定性。
[0003]目前常见且应用较为广泛的壁面函数有四种，一是基于y
+
的标准壁面函数，二是Launder提出的基于y
*
的可压缩修正壁面函数，三是Nichols在一致有效速度壁面律形式基础上引入了White和Christoph的可压缩对数律形式，得到在湍流近壁层内一致有效、包含可压缩和热传导效应的基于y
+
的连续壁面律，四是Nichols的基础上基于y
*
的连续可压缩壁面律。在实际数值模拟过程中，由于不同的可压缩流动算例使用不同的壁面函数模拟效果有较大差别，因此，如何选择合适的壁面函数才能计算地更准确是目前急需解决的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术意在提供一种壁面函数的选择方法、装置、终端设备和存储介质，以解决现有技术中存在的不足，本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案来实现。
[0005]第一个方面，本专利技术实施例提供一种壁面函数的选择方法，所述方法包括：分别使用基于y
+
的标准壁面函数和基于y
*
的可压缩修正壁面函数开展模拟及计算获取物面附近边界层内网格点上物面切向速度的物面法向偏导数；根据所述基于y
+
和y
*
的模拟结果一致性及物面附近边界层内网格点上物面切向速度的物面法向偏导数，确定湍流的流动类型；根据所述湍流的流动类型，选择与所述流动类型对应的目标壁面函数。
[0006]可选地，所述根据所述基于y
+
和y
*
的模拟结果一致性，确定湍流的流动类型，包括：若所述基于y
+
和y
*
的模拟结果不一致，则确定所述湍流的流动类型为可压缩性强的流动类型。
[0007]可选地，所述根据所述湍流的流动类型，选择与所述流动类型对应的目标壁面函数，包括：若所述湍流的流动类型为可压缩性强的流动类型，则计算所述物面附近边界层内网格点上物面切向速度的物面法向偏导数；若存在至少一个网格点的所述偏导数小于或等于预设值，则确定所述可压缩性强的流动类型为可压缩性强的分离流动类型；根据所述可压缩性强的流动类型是否为分离流动类型，选择与所述流动类型对应的目标壁面函数。
[0008]可选地，所述根据所述可压缩性强的流动类型是否为分离流动类型，选择与所述流动类型对应的目标壁面函数，包括：若所述可压缩性强的流动类型为可压缩性强的分离流动类型，则选择基于y
*
的连续可压缩壁面律为与流动类型对应的目标壁面函数；若所述可压缩性强的流动类型不是可压缩性强的分离流动类型，则选择基于y
*
的可压缩修正壁面函数为与所述流动类型对应的目标壁面函数。
[0009]可选地，所述根据所述湍流的流动类型，选择与所述流动类型对应的目标壁面函数，包括：若所述湍流的流动类型为可压缩性不强的流动类型，则计算所述物面附近边界层内网格点上物面切向速度的物面法向偏导数；若存在至少一个网格点的所述偏导数小于或等于预设值，则确定所述可压缩性不强的流动类型为可压缩性不强的分离流动类型；根据所述可压缩性不强的流动类型是否为分离流动类型，选择与所述流动类型对应的目标壁面函数。
[0010]可选地，所述根据所述可压缩性不强的流动类型是否为分离流动类型，选择与所述流动类型对应的目标壁面函数，包括：若所述可压缩性不强的流动类型为可压缩性不强的分离流动类型，则选择基于y
+
的连续可压缩壁面律为与流动类型对应的目标壁面函数；若所述可压缩性不强的流动类型不是可压缩性不强的分离流动类型，则选择基于y
+
的标准壁面函数为与所述流动类型对应的目标壁面函数。
[0011]第二个方面，本专利技术实施例提供一种壁面函数的选择装置，所述装置包括：获取模块，用于分别使用基于y
+
的标准壁面函数和基于y
*
的可压缩修正壁面函数开展模拟及计算获取物面附近边界层内网格点上物面切向速度的物面法向偏导数；确定模块，用于根据基于y
+
和y
*
的模拟结果一致性及物面附近边界层内网格点上物面切向速度的物面法向偏导数，确定湍流的流动类型；选择模块，用于根据所述湍流的流动类型，确定与所述流动类型对应的目标壁面函数。
[0012]可选地，所述确定模块用于：若所述基于y
+
和y
*
的模拟结果不一致，则确定所述湍流的流动类型为可压缩性强的流动类型。
[0013]若存在至少一个网格点的所述偏导数小于或等于预设值，则确定所述可压缩性强的流动类型为可压缩性强的分离流动类型；可选地，所述选择模块用于：根据所述可压缩性不强的流动类型的是否为分离流动类型，选择与所述流动类型对应的目标壁面函数。
[0014]若所述可压缩性强的流动类型为可压缩性强的分离流动类型，则选择基于y
*
的连续可压缩壁面律为与流动类型对应的目标壁面函数；若所述可压缩性强的流动类型不是可压缩性强的分离流动类型，则选择基于y
*
的可压缩修正壁面函数为与所述流动类型对应的目标壁面函数。
[0015]可选地，所述确定模块用于：若所述基于y
+
和y
*
的模拟结果一致，则确定所述湍流的流动类型为可压缩性不强的流动类型。
[0016]若存在至少一个网格点的所述偏导数小于或等于预设值，则确定所述可压缩性不强的流动类型为可压缩性不强的分离流动类型；可选地，所述选择模块用于：根据所述可压缩性不强的流动类型的是否为分离流动类型，选择与所述流动类型对应的目标壁面函数。
[0017]若所述可压缩性不强的流动类型为可压缩性不强的分离流动类型，则选择基于y
+
的连续可压缩壁面律为与流动类型对应的目标壁面函数；若所述可压缩性不强的流动类型不是可压缩性不强的分离流动类型，则选择基于y
+
的标准壁面函数为与所述流动类型对应的目标壁面函数。
[0018]第三个方面，本专利技术实施例提供一种终端设备，包括：至少一个处理器和存储器；所述存储器存储计算机程序；所述至少一个处理器执行所述存储器存储的计算机程序，以实现第一个方面提供的壁面函数的选择方法。
[0019]第四个方面，本专利技术实施例提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被执本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种壁面函数的选择方法，其特征在于，所述方法包括：分别使用基于y
+
的标准壁面函数和基于y
*
的可压缩修正壁面函数开展模拟及计算物面附近边界层内网格点上物面切向速度的物面法向偏导数；根据所述基于y
+
和y
*
的模拟结果一致性及物面附近边界层内网格点上物面切向速度的物面法向偏导数，确定湍流的流动类型；根据所述湍流的流动类型，选择与所述流动类型对应的目标壁面函数。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述基于y
+
和y
*
的模拟结果一致性，确定湍流的流动类型，包括：若所述基于y
+
和y
*
的模拟结果不一致，则确定所述湍流的流动类型为可压缩性强的流动类型。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述湍流的流动类型，选择与所述流动类型对应的目标壁面函数，包括：若所述湍流的流动类型为可压缩性强的流动类型，则计算所述物面附近边界层内网格点上物面切向速度的物面法向偏导数；若存在至少一个网格点的所述偏导数小于或等于预设值，则确定所述可压缩性强的流动类型为可压缩性强的分离流动类型；根据所述可压缩性强的流动类型是否为分离流动类型，选择与所述流动类型对应的目标壁面函数。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述可压缩性强的流动类型是否为分离流动类型，选择与所述流动类型对应的目标壁面函数，包括：若所述可压缩性强的流动类型为可压缩性强的分离流动类型，则选择基于y
*
的连续可压缩壁面律为与流动类型对应的目标壁面函数；若所述可压缩性强的流动类型不是可压缩性强的分离流动类型，则选择基于y
*
的可压缩修正壁面函数为与所述流动类型对应的目标壁面函数。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述基于y
+
和y
*
的模拟结果一致性，确定湍流的流动类型，包括：若所述基于y
+
和y
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...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙堃，燕振国，张瑜，毛枚良，朱华君，王新光，
申请(专利权)人：中国空气动力研究与发展中心计算空气动力研究所，
类型：发明
国别省市：