[发明专利]一种新型局部湍流脉动生成方法

权利要求书

1.一种新型局部湍流脉动生成方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、在下游区抽取二维速度脉动；

S2、通过雷诺平均方法求解得到湍动能分布；

S3、采用湍动能分布对抽取的二维速度脉动作规整化处理，生成湍流脉动；

所述步骤S1的具体方法为：

S11、定义速度脉动量；

S12、根据速度脉动量得出下游区的二维曲面ψ‘和二维曲面ψ的映射关系χ：＝ψ‘→ψ；

S13、选定抽取位置x′，基于RANS流场，将从曲面ψ的四个顶点出发沿流线到达抽取位置x′的四个点作为曲面ψ‘的四个顶点，通过线性插值得到曲面ψ‘内的脉动速度，用双线性插值将脉动速度映射到曲面ψ；

所述步骤S3中的规整化处理具体为：定义规整化函数C(y，z)，使得湍动能分布k(x，y，z)＝C(y，z)φ(x，y，z，t)，其中，φ(x，y，z，t)为规整化之前的湍动能；

基于大涡模拟-雷诺平均混合方法采用包含湍动能的雷诺应力模型得到需要生成湍流脉动位置x的湍动能分布k(x，y，z)。

2.根据权利要求1所述的新型局部湍流脉动生成方法，其特征在于，所述步骤S11中的速度脉动量定义为：

u′(x，y，z，t)＝u(x，y，z，t)-U(x，y)

上式中，x、y和z分别为流向、垂直于壁面方向和展向，变量t表示时间，u′(x，y，z，t)为速度脉动量，u(x，y，z，t)为速度分量，U(x，y)为平均速度；其中，t_f为积分时间终点，t_i为积分时间起点，(t_f-t_i)～δ/U，δ为边界层厚度；表示z方向上的平均值。

3.根据权利要求2所述的新型局部湍流脉动生成方法，其特征在于，所述步骤S12中的映射关系具体为：

χ：＝

u^*′[x(i0，j，k)，y(i0，j，k)，z(i0，j，k)，t]＝u′[x′(i1，j，k)，y′(i1，j，k)，z′(i1，j，k)，t]

上式中，u^*′为曲面ψ上(x，y，z)点的脉动速度，由曲面ψ‘上(x′，y′，z′)点脉动速度u′映射得到；x(i0，j，k)，y(i0，j，k)，z(i0，j，k)即曲面ψ上(x，y，z)点的坐标，对结构网格，可以用序号(i0，j，k)取得；而x′(i1，j，k)，y′(i1，j，k)，z′(i1，j，k)为曲面ψ‘上(x′，y′，z′)点的坐标，对结构网格可以用序号(i1，j，k)取得。

4.根据权利要求1所述的新型局部湍流脉动生成方法，其特征在于，所述φ(x，y，z，t)的计算公式为：

上式中，u^*′，v^*′，w^*′分别为规整化之前x，y，z三个方向的脉动速度分量。

5.根据权利要求3所述的新型局部湍流脉动生成方法，其特征在于，所述步骤S3中湍流脉动具体为：

通过规整化函数C(y，z)对速度脉动约束得到湍流脉动：

u(x，y，z，t)＝u′(x，y，z，t)+U(x，y)。