基于转捩模型的位移边界层研究

摘要

零压力梯度平板边界层转捩问题是计算流体力学中的一个非常经典的问题,通过采用数值模拟的方法,研究了二维零压力梯度平板边界层中层流向湍流过渡的问题,探究了平板边界层理论中位移边界层厚度在不同来流自由流湍流强度下的变化规律。采用SST transition四方程转捩模型,模拟了零压力梯度平板对入口不同自由流湍流强度的位移边界层的计算结果。通过分析计算结果和对比相关实验,得出位移边界层厚度变化的规律。研究结果表明,自由流湍流强度大小为1%是一个分界线:在自由流湍流强度大于1%的前提下,随着湍流强度的减小,位移边界层厚度沿着流向方向的变化曲线在转捩区域出现下凹现象,且随着湍流强度减少,下凹现象越来越明显;在自由流湍流强度小于1%的提前下,湍流强度接近1%,位移边界层厚度沿着流向方向的变化曲线在转捩区域出现下凹现象,但是随着湍流强度减少,下凹现象逐渐消失。