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槽道流动中湍斑的数值模拟

Numerical simulations of turbulent spots in channel flow
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摘要 采用Navier Stokes方程直接数值模拟槽道流动中湍斑的形成和发展。建立高精度、高分辨率的三维耦合中心差分格式,并和时间分裂法、高阶迎风差分格式一起组成高效的高阶紧致差分方法;克服一般高阶中心差分格式不适用于边界邻域的困难,可用于包括边界邻域在内的整个计算区域;在边界上满足Navier Stokes方程的无反射和压力条件,保证了格式的精度和一致性。通过模拟槽道流动中从壁面脉冲到湍斑的演化过程,显示出湍斑内雷诺应力和速度、压力脉动等湍流的基本特征,表明了湍斑的生成与壁面脉冲的强度和Re数大小直接相关。 The Navier-Stokes equations are used to simulate forming and evolution of the turbulent spot in the channel flow. The high-order compact difference schemes are constructed by the high-order and high-resolution three-dimensional coupling centric difference schemes combined with the time-splitting method and high-order upwind scheme. This method can be used in the all computational area including in the vicinity of the boundary, in which general high-order centric difference scheme can't be applied. In the boundary the nonreflect and pressure conditions are satisfied, and accuracy and consistent of schemes are ensured. The evolution process from wall pulse to turbulent spots in the channel flow are simulated directly. The results show the basic characteristics of the turbulent spots including Reynolds stress, velocity and pressure impulse, and indicate that the forming of the turbulent spot is dependent on intensity of wall pulse and Reynolds number.
作者 张立 唐登斌
出处 《空气动力学学报》 EI CSCD 北大核心 2004年第3期319-324,共6页 Acta Aerodynamica Sinica
基金 教育部博士点基金资助项目(20030287003).
关键词 槽道 高阶 NAVIER-STOKES方程 邻域 中心差分格式 迎风差分格式 直接数值模拟 时间分裂法 湍流 流动 Boundary conditions Channel flow Computer simulation Difference equations Navier Stokes equations Reynolds number
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