[發(fā)明專利]一種基于簡化三方程轉(zhuǎn)捩模型的高超聲速轉(zhuǎn)捩預測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810678870.2
• 申請日: 2018-06-27
• 公開（公告）號: CN109033525B
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發(fā)明（設計）人: 陳偉芳;吳昌聚;趙文文;楊華;陳麗華;蔡林峰;劉華林
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F111/10;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 萬尾甜;韓介梅

1.一種基于簡化三方程轉(zhuǎn)捩模型的高超聲速轉(zhuǎn)捩預測方法，其特征在于，該方法是利用當?shù)鼗膲毫μ荻却笮”碚鲄?shù)構(gòu)建新的轉(zhuǎn)捩經(jīng)驗判定關系式，以去掉轉(zhuǎn)捩動量厚度雷諾數(shù)輸運方程，再通過耦合湍流/轉(zhuǎn)捩模型可壓縮修正方法，實現(xiàn)高超聲速邊界層流動轉(zhuǎn)捩的數(shù)值模擬；具體步驟如下：

步驟(1)對NS方程、k-w SST湍流模型方程以及間歇因子輸運方程進行求解，得到n時刻的當?shù)鼗瘔毫μ荻葏?shù)T_w；

步驟(2)構(gòu)建新的邊界層轉(zhuǎn)捩經(jīng)驗判定關系式，如下：

F_length＝max(0.1,30.0×ln(Tu_∞)+89.97)

采用步驟(1)中計算得到的n時刻的當?shù)鼗瘔毫μ荻葏?shù)T_w以及來流湍流度Tu_∞求解臨界動量厚度雷諾數(shù)Re_θc和轉(zhuǎn)捩區(qū)域控制參數(shù)F_length；

步驟(3)通過引入湍流/轉(zhuǎn)捩模型可壓縮修正方法對湍流模型方程中的參數(shù)β^*和β以及臨界動量厚度雷諾數(shù)Re_θc進行可壓縮修正，從而完成時間步殘差計算，并用于n+1時刻簡化三方程轉(zhuǎn)捩模型的迭代求解。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于簡化三方程轉(zhuǎn)捩模型的高超聲速轉(zhuǎn)捩預測方法，其特征在于，所述的步驟(1)中采用常規(guī)有限體積方法對模型方程組進行求解。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于簡化三方程轉(zhuǎn)捩模型的高超聲速轉(zhuǎn)捩預測方法，其特征在于，所述的步驟(3)中湍流/轉(zhuǎn)捩模型可壓縮修正方法包括：湍流模型可壓縮修正方法和轉(zhuǎn)捩模型可壓縮修正方法兩部分。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于簡化三方程轉(zhuǎn)捩模型的高超聲速轉(zhuǎn)捩預測方法，其特征在于，所述的湍流模型可壓縮修正方法為：

通過引入湍流馬赫數(shù)M_t的函數(shù)F(M_t)對湍流模型方程中的參數(shù)β^*和β進行可壓縮修正，修正方法如下：

β^*＝β^*[1+ξ^*F(M_t)]

β＝β-β^*ξ^*F(M_t)

其中參數(shù)ξ^*取常數(shù)2；

針對湍流普朗特數(shù)Pr_t，引入可變Pr_t數(shù)表達式：

其中C₁＝(0.3)^-2/3κ，C₃＝3.12，C₄＝92.0，κ＝0.41，y為網(wǎng)格單元到最近物面的距離，ν為運動粘度，T_wall表示壁面溫度，T_aw表示絕熱壁面溫度。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于簡化三方程轉(zhuǎn)捩模型的高超聲速轉(zhuǎn)捩預測方法，其特征在于，所述的轉(zhuǎn)捩模型可壓縮修正方法為：

通過定義一個來流馬赫數(shù)Ma_∞的函數(shù)F(Ma_∞)，對臨界動量厚度雷諾數(shù)進行修正，具體修正形式為：

Re_θc＝Re_θc*F(Ma_∞)。