基于一般时间根方尺度的雷诺应力湍流模型的数值方法

技术特征：
1.一种基于一般时间根方尺度的雷诺应力湍流模型的数值方法，其特征在于，所述方法包括：获取湍流基于ssg/lrr-ω雷诺应力模型的ω尺度方程；ω表示比耗散率尺度；获取预先推导的一般时间根方尺度和ω尺度的关系式，根据所述关系式和所述ω尺度方程得到湍流关于尺度方程；其中，τ表示含能时间尺度，n表示n次根方，为正整数；获取湍流基于ssg/lrr-ω模型的方程；表示雷诺应力方程分量；将所述方程与所述尺度方程进行耦合，得到基于一般时间根方尺度的雷诺应力湍流模型，即模型；获取雷诺平均navier-stokes方程组，与所述基于一般时间根方尺度的雷诺应力湍流模型耦合，得到耦合方程组；构建待模拟的飞行器流场的网格数据，根据所述网格数据对所述耦合方程组进行数值求解，得到飞行器湍流流场的数值模拟结果。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取湍流基于ssg/lrr-ω雷诺应力模型的ω尺度方程，包括：获取湍流基于ssg/lrr-ω雷诺应力模型的ω尺度方程为：其中，为时间平均密度，t为时间，i,j,k做下标时为坐标索引，为favre平均速度三分量，x
j
(j＝1,2,3)为三方向坐标分量，α
ω
为比耗散率尺度方程生成项系数，p
kk
/2＝(p
11
p
22
p
33
)/2为湍动能生成，其中p
11
、p
22
、p
33
为三个方向雷诺正应力的生成，β
ω
为比耗散率尺度方程耗散项系数，μ为动力学黏性系数，σ
ω
为比耗散率尺度方程扩散项系数，σ
d
为比耗散率尺度方程交叉导数项系数，为湍动能，为三个方向雷诺正应力。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述预先推导的一般时间根方尺度和ω尺度的关系式为：其中，n为时间根方尺度和ω尺度的调节系数。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，获取预先推导的一般时间根方尺度和ω尺度的关系式，根据所述关系式和所述ω尺度方程得到湍流关于尺度方程，包括：获取预先推导的一般时间根方尺度和ω尺度的关系式，根据所述关系式和所述ω尺度方程得到湍流关于尺度的尺度方程为：
其中，表示一般时间根方尺度。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，获取湍流ssg/lrr-ω模型的方程，包括：获取湍流ssg/lrr-ω模型的方程为：其中，为生成项，为再分配项，为耗散项，为扩散项。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述生成项为：所述再分配项为：其中，ε为各向同性耗散率，为各向异性张量，为应变量，为特殊应变量，c1、c2、c3、c4、c5为预知的ssg/lrr雷诺应力方程中的系数，为涡量；所述耗散项为：其中，各向同性耗散率c
μ
为耗散系数；所述扩散项为：其中，为涡黏性系数。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，将所述方程与所述尺度方程进行耦合，基于一般时间根方尺度的雷诺应力湍流模型，即即模型，包括：
将所述方程的相关项修改与所述尺度方程进行耦合，基于一般时间根方尺度的雷诺应力湍流模型，即模型为：8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，获取雷诺平均navier-stokes方程组，包括：获取雷诺平均navier-stokes方程组为：其中，为时间平均压力，为favre平均温度，为favre平均总能，c
p
为定压比热比，pr为层流普朗特常数，pr
t
为湍流普朗特常数；其中为黏性应力张量：τ
ij
为雷诺应力张量，与的关系为：从而完成雷诺平均navier-stokes方程组与基于一般时间根方尺度的雷诺应力湍流模型的耦合。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，根据所述网格数据对所述耦合方程组进行数值求解，包括：根据所述网格数据，利用针对偏微分方程组的数值法对所述耦合方程组中包含的12个独立变量：和λ进行数值求解；再通过关系式推导得到其他变量的数值解。10.一种基于一般时间根方尺度的雷诺应力湍流模型的数值装置，其特征在于，所述装置包括：
ω尺度方程获取模块，用于获取湍流基于ssg/lrr-ω雷诺应力模型的ω尺度方程；ω表示比耗散率尺度；一般时间根方尺度方程确定模块，用于获取预先推导的一般时间根方尺度和ω尺度的关系式，根据所述关系式和所述ω尺度方程得到湍流关于尺度方程；其中，τ表示含能时间尺度，n表示n次根方，为正整数；基于一般时间根方尺度的雷诺应力湍流模型确定模块，用于获取湍流基于ssg/lrr-ω模型的方程；表示雷诺应力方程分量；将所述方程与所述尺度方程进行耦合，得到基于一般时间根方尺度的雷诺应力湍流模型，即模型；获取雷诺平均navier-stokes方程组，与所述基于一般时间根方尺度的雷诺应力湍流模型耦合，得到耦合方程组；数值模拟模块，用于构建待模拟的飞行器流场的网格数据，根据所述网格数据对所述耦合方程组进行数值求解，得到飞行器湍流流场的数值模拟结果。

技术总结
本申请涉及一种基于一般时间根方尺度的雷诺应力湍流模型的数值方法、装置、计算机设备和存储介质。所述方法包括：基于现有的SSG/LRR-ω雷诺应力模型的ω尺度方程，根据一般时间根方尺度和ω尺度的关系式，得到湍流关于尺度的尺度方程；将尺度方程和预知的湍流基于SSG/LRR-ω模型的方程进行耦合，得到模型，获取RANS方程组，与与模型耦合，得到耦合方程组，在进行飞行器流场数值模拟时，构建待模拟的飞行器湍流流场的网格数据，根据网格数据对耦合方程组进行数值求解，得到飞行器湍流流场的数值模拟结果。本发明在n为正整数时壁面边界条件严格为0，能够在采用高精度离散或复杂结构/非结构网格时实现数值稳定。结构网格时实现数值稳定。结构网格时实现数值稳定。


技术研发人员：王圣业 符翔 蔡佳鸿 刘伟
受保护的技术使用者：中国人民解放军国防科技大学
技术研发日：2022.09.02
技术公布日：2022/12/5