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空天防御  2022, Vol. 5 Issue (3): 93-98    
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当地DFD方法向LES湍流模拟推广的研究
徐振东, 段宇轩, 徐华松, 杨帆, 李铁
上海机电工程研究所,上海 201109
Extension of the Local Domain-Free Discretization Method to Large Eddy Simulation of Turbulent Flows
XU Zhendong, DUAN Yuxuan, XU Huasong, YANG Fan, LI tie
Shanghai Electro-Mechanical Engineering Institute,Shanghai 201109,China
全文: PDF(930 KB)  
输出: BibTeX | EndNote (RIS)      
摘要 为有效地降低近壁面网格分辨率的要求,将一种被称为当地自由域离散化(domain-free discretization,DFD)方法的浸没边界法(immersed boundary method,IB)与大涡模拟(large eddy simulation,LES)相结合模拟湍流。偏微分方程在解域内节点上的离散形式可能包含解域之外的节点,外部相关点处的流动变量通过沿垂直于壁面方向的线性外推进行估算。引入基于湍流边界层方程的平衡型壁面模型,壁面模型产生的壁面剪应力和无穿透条件在浸没边界处强制执行,以计算外部相关节点处的速度分量。对于湍流闭合,采用动态亚网格尺度(subgridscale,SGS)模型,并使用拉格朗日平均法计算模型系数。外部相关节点处的SGS涡流黏度为外层处的涡流黏度。为验证当前LES-DFD方法的能力,在相对粗的网格上进行了后台阶绕流的数值实验。计算结果与已发表的实验或数值结果非常吻合。
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关键词 浸没边界法大涡模拟当地自由域离散化方法湍流壁面模型    
Abstract:To alleviate the requirement of mesh resolution in the near-wall region, an immersed boundary method, called the local domain-free discretization (DFD) method, is extended to large eddy simulation (LES) of turbulent flows. The discrete form of partial differential equations at an interior node may involve some nodes outside the solution domain. The flow variables at these exterior dependent nodes are evaluated via linear extrapolation along the direction normal to the wall. A wall model based on the turbulence boundary layer equations is introduced. The wall shear stress yielded by the wall model and the no-penetration condition are enforced at the immersed boundary to evaluate the velocity components at an exterior dependent node. For turbulence closure, a dynamic subgrid scale (SGS) model is adopted and the Lagrangian averaging procedure is used to compute the model coefficient. The SGS eddy viscosity at an exterior dependent node is set to be equal to that at the outer layer. Numerical experiments of backward-facing step flow on relatively coarse meshes have been conducted to verify the ability of the present LES-DFD method. The predicted results agree well with the published experimental or numerical data.
Key wordsimmersed boundary (IB) method    large eddy simulation (LES)    local domain-free discretization (DFD)    turbulent flows    wall modeling
收稿日期: 2022-06-27      出版日期: 2022-09-29
ZTFLH:  V211  
作者简介: 徐振东(1996—),男,硕士,助理工程师,主要研究方向为气动设计与仿真。
引用本文:   
徐振东, 段宇轩, 徐华松, 杨帆, 李铁. 当地DFD方法向LES湍流模拟推广的研究[J]. 空天防御, 2022, 5(3): 93-98.
XU Zhendong, DUAN Yuxuan, XU Huasong, YANG Fan, LI tie. Extension of the Local Domain-Free Discretization Method to Large Eddy Simulation of Turbulent Flows. Air & Space Defense, 2022, 5(3): 93-98.
链接本文:  
https://www.qk.sjtu.edu.cn/ktfy/CN/      或      https://www.qk.sjtu.edu.cn/ktfy/CN/Y2022/V5/I3/93

参考文献
[1] 刘达琳, 陶韬, 曹勇, 周岱, 韩兆龙. 基于WRF-LES模式的大气边界层近地风场精细化模拟研究[J]. 上海交通大学学报, 2024, 58(2): 220-231.
[2] 袁亚琦1, 李世阳1 , 郑佳1, 李明睿2. 基于CFD的气体超声流量计组合式整流器的研究[J]. J Shanghai Jiaotong Univ Sci, 2023, 28(5): 611-620.
[3] 刘新福, 程辉, 李晖, 李博, 高鹏, 张守森, 刘碧龙. 海上平台组块风道噪声特性及降噪措施分析[J]. 海洋工程装备与技术, 2023, 10(2): 51-56.
[4] 周希瑞, 王平, 曾海翔, 张洋, PRASHANT Shrotriya, ANTONIO Ferrante, 祁浩天. 甲烷及掺氢燃气吹熄极限的大涡模拟研究[J]. 上海交通大学学报, 2022, 56(5): 635-647.
[5] 李鹏, 王超, 孙华伟, 郭春雨. 潜艇阻力及流场数值仿真策略优化分析[J]. 上海交通大学学报, 2022, 56(4): 506-515.
[6] 孙翀, 田甜, 竺晓程, 杜朝辉. 风力机翼型非定常流场POD和EPOD分析[J]. 上海交通大学学报, 2022, 56(1): 45-52.
[7] 曾海翔, 王平, SHROTRIYA Prashant, 姜霖松, MURUGESAN Meenatchidevi. 带有局部熄火现象的部分预混火焰大涡模拟研究[J]. 上海交通大学学报, 2022, 56(1): 35-44.
[8] 张晓嵩,万德成. 运动船舶周围为什么会出现大范围白色泡沫流动?[J]. 上海交通大学学报, 2021, 55(Sup.1): 65-66.
[9] 郭志远, 虞培祥, 欧阳华. 基于大涡模拟的圆柱绕流剪切层不稳定性[J]. 上海交通大学学报, 2021, 55(8): 924-933.
[10] 韩东睿, 余俊杨, 袁野平, 贺治国, 王雨杭, 林颖典. 粗糙底床对持续入流式异重流掺混和湍流特性的影响[J]. 上海交通大学学报, 2021, 55(1): 77-87.
[11] 潘佳禾,廖晨聪,陈锦剑. 孤立波作用下埋管斜坡海床及海底管道的响应分析[J]. 上海交通大学学报, 2019, 53(8): 898-906.
[12] 刘宏升1,姜霖松1,吴丹2,解茂昭1. 基于大涡模拟的三维随机球堆积床内湍流流动特性[J]. 上海交通大学学报(自然版), 2018, 52(9): 1050-1057.
[13] 王广,沈昕,竺晓程,杜朝辉. 基于多重分形的湍流风场脉动特性[J]. 上海交通大学学报(自然版), 2018, 52(11): 1417-1421.
[14] 王喆, 许凌飞, 顾村锋. 针对复合材料无人机的激光武器系统杀伤效能仿真计算[J]. 空天防御, 2018, 1(1): 63-68.
[15] 倪问池1,2,康庄1,张橙1,张立健1.  运用修正剪应力输运湍流模型模拟双自由度涡激振动[J]. 上海交通大学学报(自然版), 2017, 51(7): 819-825.
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