当地DFD方法向LES湍流模拟推广的研究

摘要

为有效地降低近壁面网格分辨率的要求,将一种被称为当地自由域离散化(domain-free discretization,DFD)方法的浸没边界法(immersed boundary method,IB)与大涡模拟(large eddy simulation,LES)相结合模拟湍流。偏微分方程在解域内节点上的离散形式可能包含解域之外的节点,外部相关点处的流动变量通过沿垂直于壁面方向的线性外推进行估算。引入基于湍流边界层方程的平衡型壁面模型,壁面模型产生的壁面剪应力和无穿透条件在浸没边界处强制执行,以计算外部相关节点处的速度分量。对于湍流闭合,采用动态亚网格尺度(subgridscale,SGS)模型,并使用拉格朗日平均法计算模型系数。外部相关节点处的SGS涡流黏度为外层处的涡流黏度。为验证当前LES-DFD方法的能力,在相对粗的网格上进行了后台阶绕流的数值实验。计算结果与已发表的实验或数值结果非常吻合。