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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湍流能谱耦合RSM模型的网格自适应湍流模拟方法，其主要过程包括：步骤一，判断是否应用屏蔽函数；步骤二，识别当地网格尺度；步骤三，基于湍流能谱积分耦合RSM模型模型构造尺度相关的调节函数；步骤四，使用调节函数重构RSM模型的雷诺应力张量和湍流粘性；步骤五，基于RSM模型，使用重构的雷诺应力张量和湍流粘性进行湍流模拟。本发明通过识别当地网格大小，确定当地网格长度尺度Δ*，进而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，克服了现有RANSLES混合模型对网格的经验依赖度高的问题，大幅减少计算耗费，显著加快湍流模拟进程，为解决复杂工程流动问题提供了高效的数值模拟方法。

主权项：1.一种基于湍流能谱耦合RSM模型的网格自适应湍流模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，判断是否应用屏蔽函数；步骤二，识别当地网格尺度；步骤三，基于湍流能谱积分耦合RSM模型构造尺度相关的调节函数；步骤四，使用调节函数重构RSM模型的雷诺应力张量和湍流粘性；步骤五，基于RSM模型，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的目的在于对流场进行分区处理，以确定是否使用步骤五中所述重构的雷诺应力张量和湍流粘性进行湍流模拟；②所述识别当地网格尺度包括：结合步骤一中所述屏蔽函数FGAS，确定当地网格长度尺度Δ*；所述当地网格长度尺度Δ*由下式给出：Δ*＝CGAS[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，CGAS为经验系数取0.6；③所述基于湍流能谱积分耦合RSM模型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；根据步骤二中所述当地网格长度尺度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，其由步骤二所得网格长度尺度Δ*决定： 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；④所述使用调节函数重构RSM模型的雷诺应力张量和湍流粘性包括：采用步骤三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： 采用步骤三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·νt⑤所述基于RSM模型，使用重构的雷诺应力张量和湍流粘性进行湍流模拟包括：采用步骤四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湍流能谱耦合RSM模型的网格自适应湍流模拟方法。

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