大涡模拟概述.ppt

目前的湍流数值模拟可以分为直接数值模拟方法（DNS）和非直接数值模拟方法。所谓直接数值模拟方法是指直接求解瞬时的湍流控制方程（N-S方程），无需对湍流流动作任何简化或近似；而非直接数值模拟方法是不直接计算湍流的脉动特性，而是设法对湍流作某种程度的近似和简化处理，依赖所采用的近似和简化方法不同，非直接数值模拟可以分为大涡模拟、统计平均法和Reynolds平均法。 直接数值模拟（DNS）理论上可以得到相对准确的计算结果，但是由于湍流是多尺度的不规则流动，要获得所有尺度的流动信息，需要很高的空间和时间分辨率，也就是需要巨大的计算机内存和耗时很大的计算量，目前还无法应用于真正意义上的工程计算。 工程上广泛应用的是Reynolds平均法，这种方法的核心是不直接求解瞬时的N-S方程，而是想办法求解时均化的Reynolds方程。这种方法的优点是不计算各种尺度的湍流脉动，只计算平均运动，因此它的空间分辨率低，计算工作量小。缺点是模型没有普适性。 目前的湍流数值模拟可以分为直接数值模拟方法（DNS）和非直接数值模拟方法。所谓直接数值模拟方法是指直接求解瞬时的湍流控制方程（N-S方程），无需对湍流流动作任何简化或近似；而非直接数值模拟方法是不直接计算湍流的脉动特性，而是设法对湍流作某种程度的近似和简化处理，依赖所采用的近似和简化方法不同，非直接数值模拟可以分为大涡模拟、统计平均法和Reynolds平均法。 直接数值模拟（DNS）理论上可以得到相对准确的计算结果，但是由于湍流是多尺度的不规则流动，要获得所有尺度的流动信息，需要很高的空间和时间分辨率，也就是需要巨大的计算机内存和耗时很大的计算量，目前还无法应用于真正意义上的工程计算。 工程上广泛应用的是Reynolds平均法，这种方法的核心是不直接求解瞬时的N-S方程，而是想办法求解时均化的Reynolds方程。这种方法的优点是不计算各种尺度的湍流脉动，只计算平均运动，因此它的空间分辨率低，计算工作量小。缺点是模型没有普适性。 依据湍流多尺度特性，我们知道在湍动能传输链中大尺度涡几乎包含所有湍动能，小尺度涡主要是耗散湍动能，而且趋于各向同性，其运动具有共性。由此启发大涡模拟的思想：在湍流数值模拟中只计算大尺度涡，而小尺度涡对大尺度涡的影响则通过一定的模型在针对大尺度涡的瞬时N-S方程中体现出来。 大涡模拟首先将包括脉动运动在内的湍流瞬时运动量通过某种滤波方法分解成大尺度运动和小尺度运动两部分。大尺度要通过数值求解运动微分方程直接计算出来，小尺度运动对大尺度运动的影响将在运动方程中表现为类似于雷诺应力一样的应力项，该应力称为亚网格雷诺应力，它们将通过建立模型来模拟。实现大涡数值模拟，首先要把小尺度脉动过滤掉，然后再导出大尺度运动的控制方程和小尺度运动的封闭方程 高压油泵模型就是用来代替常用的压力边界条件的，其中包括一个压力控制模块，通过控制进入油泵柱塞的油量来实现对轨压的控制，右侧是共轨组件模型，采用了集中容积的思想简化了模型结构，以便减少计算时间 * 湍流数值模拟方法简介——大涡模拟 专业：动力机械与工程 姓名：xxxxxx 学号：xxxxxxxx 　　 大涡模拟概述全文共28页，当前为第1页。 主要内容 湍流数值模拟方法简介 大涡模拟的基本思想 过滤函数 亚网格模型 大涡模拟概述全文共28页，当前为第2页。 一、湍流数值模拟方法简介 大涡模拟概述全文共28页，当前为第3页。 一、湍流数值模拟方法简介 f f Reynolds averaged model (RAN) Large Eddy Simulation (LES) 大涡模拟概述全文共28页，当前为第4页。 一、湍流数值模拟方法简介 LES RANS 过滤脉动对象 空间上进行过滤，只滤去小涡脉动保留大涡脉动，得到瞬时速度 时间上取平均，抹去涡团在时间上的脉动值，得到平均速度 涡团尺度分辨能力 取决于网格分辨率，远远小于RANS所能求解的尺度 取决于所采用的湍流模型并非网格尺寸的函数 边界条件初始条件 必须包含对湍流脉动在时间空间上足够的分辨率，匹配时间步长和网格尺寸 只需要边界上的时均信息 数值精度 网格越精细时间步长越小，其数值扩散越小，数值越精确 与网格密度无关，精度低于LES LES与RANS的区别 大涡模拟概述全文共28页，当前为第5页。 大涡模拟的基本思路 二、大涡模拟的基本思想 大涡模拟概述全文共28页，当前为第6页。 大涡模