The invention discloses a pan model of rotational turbulence driven by vortex characteristics. The implementation process mainly includes: introducing pseudo vorticity to distinguish the motion form of local fluid; calculating the vorticity characteristic index to realize the adaptive tracking of flow field characteristics; calculating the turbulent kinetic energy filter factor and dissipation rate filter factor based on the vorticity characteristic index in rotating turbulence; calculating the eddy viscosity damping near the wall to ensure the consistency of rotating turbulence; taking the classical RNG K \u2011 \u03b5 model as the base, The new pans model is determined by modifying the transport equation and empirical coefficient. The invention introduces the vortex characteristic driving parameter, which can realize the efficient analysis of the rotating turbulence only by connecting the vortex characteristic of the flow field. The dynamic adjustment of the turbulent kinetic energy and the dissipation rate filtering factor does not need to contact the space scale of the grid, which can effectively reduce the requirements of the numerical simulation on the grid, give better consideration to the calculation accuracy and efficiency, and improve the efficient calculation of the rotating turbulence in the fluid machinery For new ideas.
【技术实现步骤摘要】
一种涡特征驱动的旋转湍流PANS模型
本专利技术涉及工程流体力学计算领域,特别是涉及一种涡特征驱动的旋转湍流PANS模型。
技术介绍
旋转湍流是水轮机、水泵、汽轮机和压气机等诸多流体机械中的典型流动现象。受强旋转、大曲率、多壁面等因素的影响,流体机械中的旋转湍流表现出非线性、强瞬态、高脉动、宽尺度等特点,在各种流体动力学研究中,此种流动被认为是最复杂的流动之一。因此,开发可兼顾计算精度与计算效率的湍流模型一直是工程计算流体力学领域的研究热点。近年来,PANS模型作为一种可实现从RANS到DNS光滑过渡的混合方法,在流体机械中的应用越来越多。该方法能在控制计算效率的前提下有效提高旋转湍流涡结构的解析尺度与精度,对流体机械内复杂流动的研究具有重要意义。然而,目前PANS模型的动态计算基本都依赖于网格空间尺度和泰勒尺度的相对大小,即在联系流场特征的同时还与计算域的网格条件相关,这将对网格数量和质量提出一定的要求,进而限制数值计算的效率和鲁棒性。为此,开发仅依赖于流场特征的PANS模型是十分必要的,它能自然地降低对网格的要求,进而更好地实现流体机械内旋转湍流的高效计算。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术的目的是提供一种涡特征驱动的旋转湍流PANS模型,旨在降低PANS方法对网格的要求,在保证计算精度的同时进一步提高旋转湍流的计算效率,为流体工程的高效推进奠定科学基础。(二)技术方案为了解决上述技术问题,本专利技术提供一种涡特征驱动的旋转湍流PANS模型,包括如 ...
【技术保护点】
1.一种涡特征驱动的旋转湍流PANS模型,其特征在于,包括如下步骤:/n步骤一、引入伪涡度数V
【技术特征摘要】
1.一种涡特征驱动的旋转湍流PANS模型,其特征在于,包括如下步骤:
步骤一、引入伪涡度数Vq以区分局部流体的主导运动形式;
步骤二、计算涡特征指数EC以实现流场特性的自适应追踪;
步骤三、计算旋转湍流中基于所述涡特征指数EC的湍动能滤波因子fk及耗散率滤波因子fε;
步骤四、计算近壁区涡粘阻尼fw以保证旋转湍流一致性条件;
步骤五、以经典的RNGk-ε模型为基底,推导得出新PANS模型所需的模化湍动能输运方程、模化耗散率输运方程和经验系数,并与雷诺方程结合得到所述新PANS模型;
所述伪涡度数Vq由下式得出:
式中,||TR||F为旋转率张量TR的F-范数,||TD||F为应变率张量TD的F-范数,▽V为速度梯度张量,γ为一正小量以保证分母非零,可直接取10-10;
所述涡特征指数EC由下式得出:
式中,Vq为所述伪涡度数;
所述湍动能滤波因子fk由下式得出:
fk=lg[0.0852·cos(4.1·EC)+2.7644·sin(4.1·EC)...
【专利技术属性】
技术研发人员:王福军,王超越,陶然,汤远,赵浩儒,王本宏,闫婷婷,何庆儒,
申请(专利权)人:中国农业大学,
类型:发明
国别省市:北京;11
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