计算可压缩边界层转捩及湍流的一种新方法——PSE+DNS

董明; 张永明; 周恒

计算可压缩边界层转捩及湍流的一种新方法——PSE+DNS

董明^1,3,
张永明²,
周恒¹

1.
天津大学力学系, 天津 300072;2.天津大学机械工程学院, 天津 300072;3.天津市现代工程力学重点实验室,天津 30072

基金项目: 国家自然科学重点基金资助项目(10632050);国家自然科学基金重大研究计划资助项目(90716007);全国博士学位论文作者专项基金资助项目(200328)

详细信息

作者简介:
董明(1981- ),男,辽宁人,博士(Tel:+86-22-27403374;E-mail:dongm27890175@126.com).

中图分类号: O35；O357.4；O357.5
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出版历程
- 收稿日期: 2008-09-27
- 修回日期: 2008-10-16
- 刊出日期: 2008-12-15

A New Method for Computing Laminar-Tubulent Trasition and Turbulence in Compressible Boundary Layers—PSE+DNS

1.
Department of Mechanics, Tianjin University, Tianjin 300072, P. R. China;

摘要

摘要: 提出了一种计算可压缩边界层转捩及湍流的新方法，它尤其适用于从小扰动开始的转捩及湍流计算．在层流阶段，直至转捩中的breakdown开始前，用抛物化稳定性方程（PSE）计算．然后用直接数值模拟（DNS）计算转捩过程和湍流，其入口条件是用PSE方法在该处得到的扰动．在两个测试算例中，包括亚音速和超音速边界层，此法得到的转捩位置和湍流都与只用DNS计算整个过程所得的一致．使用该方法的优点在于计算量比只用DNS方法小得多．
- 转捩 /
- 湍流 /
- 抛物化稳定性方程 /
- 直接数值模拟
Abstract: A new method for computing the laminar-turbulent transition and turbulence in compressible boundary layers was proposed.It is especially useful for the computation of laminar-turbulent transition and turbulence starting from small-amplitude disturbances.The laminar stage,up to the beginning of the breakdown in laminar-turbulent transition,was computed by parabolized stability equations(PSE).Then the direct numerical simulations(DNS) method was employed to compute the transition process and turbulent flow,for which the inflow condition was provided by using the disturbances obtained by PSE method up to that stage.In the two test cases,including a subsonic and a supersonic boundary layer,the transition locations and the turbulent flow obtained by this method agree well with those obtained by using only DNS method for the whole process.The merit of using our method is that the computational cost is much smaller than that using only DNS method.
- transition /
- turbulence /
- parabolized stability equations /
- direct numerical simulations

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参考文献(6)

[1]	张永明，周恒.抛物化稳定性方程在可压缩边界层中应用的检验[J].应用数学和力学, 2007,28(8): 883-893.
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[3]	张永明，周恒.PSE在可压缩边界层转捩问题中的应用[J].应用数学和力学,2008,29(7):757-763.
[4]	董明.马赫数为6的零攻角钝锥湍流边界层空间演化的直接数值模拟[A].见: 第6届西北地区计算物理学术会议论文集[C].陕西汉中，2008，90-97.
[5]	黄章峰.超音速平板边界层从层流到湍流的转捩机理及湍流特性[D].博士学位论文.天津:天津大学,2006.
[6]	李宁.基于空间模式的平板边界层层流到湍流转捩的研究[D].博士学位论文.天津:天津大学,2007.