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申请/专利权人：北京航空航天大学

摘要：本发明公开了一种基于Vreman动态系数耦合RSM模型的网格自适应湍流模拟方法，其实现的主要过程包括：步骤一，判断是否应用屏蔽函数；步骤二，计算Vreman动态系数；步骤三，确定当地动态网格长度尺度；步骤四，构造尺度相关的调节函数；步骤五，重构RSM模型的雷诺应力张量和湍流粘性；步骤六，使用重构的雷诺应力张量和湍流粘性进行湍流模拟。本发明通过基于当地速度梯度张量，构造Vreman动态系数，识别当地网格大小，确定当地网格长度尺度Δ*，通过湍流能谱积分构造尺度相关函数对雷诺应力张量和湍流粘性进行重构，实现网格自适应模拟，有效克服现有湍流混合模型对网格经验依赖度高的问题，拓宽网格自适应性，提升计算准确度，减少计算耗费，加快湍流模拟进程。

主权项：1.一种基于Vreman动态系数耦合RSM模型的网格自适应湍流模拟方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一，判断是否应用屏蔽函数；步骤二，计算Vreman动态系数；步骤三，确定当地动态网格长度尺度；步骤四，构造尺度相关的调节函数；步骤五，重构RSM模型的雷诺应力张量和湍流粘性；步骤六，使用重构的雷诺应力张量和湍流粘性进行湍流模拟；①所述判断是否应用屏蔽函数包括：结合所模拟的流动状态类型，判断是否采用屏蔽函数FGAS，具体地，当所述流动状态类型为自由剪切流动，则不采用屏蔽函数，此时所述屏蔽函数FGAS＝0；当所述流动状态类型为近壁流动，则采用屏蔽函数，所述屏蔽函数FGAS可使用如：来源于DDES-SST模型中的F1屏蔽函数、F2屏蔽函数和来源于DDES-SA模型中的Fd屏蔽函数；②所述计算Vreman动态系数包括：基于当地速度梯度张量αij，构造Vreman动态系数CDGAS；所述Vreman动态系数CDGAS由下式得到： βij＝αmiαmj 其中，S为应变率，CGAS为经验系数取0.6；③所述确定当地动态网格长度尺度包括：结合步骤一中所述屏蔽函数FGAS，以及步骤二中所述Vreman动态系数CDGAS，确定当地动态网格长度尺度Δ*；所述当地动态网格长度尺度Δ*由下式给出：Δ*＝CDGAS[1-FGASΔvol+FGASΔmax]Δmax＝maxΔx,Δy,Δz 其中，Δx为当地六面体网格的长，Δy为当地六面体网格的宽，Δz为当地六面体网格的高；④所述构造尺度相关的调节函数包括：按照RSM模型中对湍动能的模化方式，通过求解雷诺应力张量的迹，得原始模化的湍动能km；根据步骤三中所述当地动态网格长度尺度Δ*，基于湍流能谱通过积分得到实际应模化的湍动能ku；所述实际应模化的湍动能ku由下式得到： 其中，Ck为柯尔莫哥洛夫常系数，取1.5；ε为实际的湍流耗散率；κc为可解湍流截断波数，其由步骤三所得动态网格长度尺度Δ*决定，如下式所示： 其中，π为圆周率，取3.14；根据所述实际应模化的湍动能ku、所述原始模化的湍动能km和步骤一中所述屏蔽函数FGAS，构造动态尺度相关的调节函数Df；定义尺度之比为所述实际应模化的湍动能ku和所述原始模化的湍动能km的比值，所述动态尺度相关的调节函数Df为所述尺度之比相关的函数，由下式得出： lGAS＝1-FGASlu+FGASlm 其中，lu为网格相关尺度，lm为RSM模型给出的湍流长度尺度；⑤所述重构RSM模型的雷诺应力张量和湍流粘性包括：采用步骤四中所述动态尺度相关的调节函数Df对RSM模型中的雷诺应力张量进行调控，得到重构的雷诺应力张量由下式得出： 采用步骤四所述动态尺度相关的调节函数Df对RSM模型中的湍流粘性νt进行调控，得到重构的湍流粘性νsfs，由下式得出：νsfs＝Df·νt⑥所述使用重构的雷诺应力张量和湍流粘性进行湍流模拟包括：采用步骤五中所述重构的雷诺应力张量和湍流粘性νsfs，对RSM模型的输运方程进行更新，替代RSM模型的原始输运方程中的雷诺应力张量和湍流粘性νt，并与RSM模型结合得到所述基于Vreman动态系数耦合RSM模型的网格自适应湍流模拟方法。

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