[发明专利]一种涡特征驱动的旋转湍流PANS模型的构建方法

权利要求书

1.一种涡特征驱动的旋转湍流PANS模型的构建方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、引入伪涡度数V_q以区分局部流体的主导运动形式；

步骤二、计算涡特征指数E_C以实现流场特性的自适应追踪；

步骤三、计算旋转湍流中基于所述涡特征指数E_C的湍动能滤波因子f_k及耗散率滤波因子f_ε；

步骤四、计算近壁区涡粘阻尼f_w以保证旋转湍流一致性条件；

步骤五、以经典的RNG k-ε模型为基底，推导得出新PANS模型所需的模化湍动能输运方程、模化耗散率输运方程和经验系数，并与雷诺方程结合得到所述新PANS模型；

所述伪涡度数V_q由下式得出：

式中，||T_R||_F为旋转率张量T_R的F-范数，||T_D||_F为应变率张量T_D的F-范数，▽V为速度梯度张量，γ为一正小量以保证分母非零，可直接取10^-10；

所述涡特征指数E_C由下式得出：

式中，V_q为所述伪涡度数；

所述湍动能滤波因子f_k由下式得出：

f_k＝lg[0.0852·cos(4.1·E_C)+2.7644·sin(4.1·E_C)+3.8959]

所述耗散率滤波因子f_ε由下式得出：

f_ε＝lg[1.9822·cos(1.5·E_C)+1.4255·sin(1.5·E_C)+7.3504]

所述近壁区涡粘阻尼f_w由下式得出：

f_w＝1-exp[1301.51·cos(0.001·y^*)-0.1788·sin(0.001·y^*)-1301.51]

式中，y*为近壁距比率，其中，所述近壁距比率由下式得出：

y^*＝30·δ/Y₁

式中，δ为近壁计算节点至壁面的实际距离，Y₁为第一层计算节点至壁面的实际距离；Y₁需保证在对数律层内缘，δ需保证为Y₁的4倍；

所述新PANS模型所需的模化湍动能输运方程、模化耗散率输运方程和新经验系数由下式关系推导得出：

式中，k为所述经典的RNG k-ε模型中的原湍动能，ε为所述经典的RNG k-ε模型中的原耗散率，C_μ为所述经典的RNG k-ε模型中的原经验系数，k_m为所述新PANS模型中所需的模化湍动能，ε_m为所述新PANS模型中所需的模化耗散率，C_μm为所述新PANS模型中所需的新经验系数。