[发明专利]一种基于Launder-Sharma k-epsilon模型的可压缩修正方法

说明书

本发明公开了一种基于Lauder‑Sharma k‑epsilon模型的可压缩修正方法，属于计算流体力学雷诺平均湍流数值模拟领域。本发明方法基于可压缩流动特征，构造一种可压缩修正，抑制了分离区内过高的湍流粘性系数，降低分离区和再附后的湍流粘性系数，从而有效降低原始Lauder‑Sharma k‑epsilon模型预测的壁面热流，同时保持了原始模型在分离区之前特性和模型的鲁棒性。

技术领域

本发明属于计算流体力学雷诺平均湍流数值模拟领域，尤其涉及一种基于Launder-Sharma k-epsilon模型的可压缩修正方法。

背景技术

湍流数值模拟是高超声速飞行器设计和推进系统一体化设计过程中具有广泛的应用需求。目前，高马赫数可压缩湍流已成为一个重要的研究课题，而工程应用中大多采用雷诺平均的湍流模型进行数值模拟，其中Lauder-Sharma k-epsilon模型大多使用在不可压缩流动中，对于高超声速流动仍存在一定限制，例如分离区热流预测过高等。

发明内容

本发明的目的在于，为克服现有技术缺陷，提供了一种基于Launder-Sharma k-epsilon模型的可压缩修正方法，本发明方法为湍流数值仿真提供一种高鲁棒性、高精度的可压缩湍流模拟方法，可满足航天工程中精细化气动特性要求。

本发明目的通过下述技术方案来实现：

一种基于Launder-Sharma k-epsilon模型的可压缩修正方法，所述Lauder-Sharma k-epsilon模型：

其中，

其中，C_ε1,C_ε2,C_μ,σ_ε,和σ_k表示常数：C_ε1＝1.44C_ε2＝1.92C_μ＝0.09σ_ε＝1.3σ_k＝1；

另，

其中，湍流雷诺数R_t＝k²/(νε)，湍流模型方程中的源项定义为：

在epsilon方程中添加有修正：

其中，Y表示壁面距离；

定义可压缩修正：

则，粘性系数公式修正为：

其中，模型中常数：A₁＝0.001 A₂＝0.035 c＝0.9。

前述本发明主方案及其各进一步选择方案可以自由组合以形成多个方案，均为本发明可采用并要求保护的方案；且本发明，(各非冲突选择)选择之间以及和其他选择之间也可以自由组合。本领域技术人员在了解本发明方案后根据现有技术和公知常识可明了有多种组合，均为本发明所要保护的技术方案，在此不做穷举。

本发明的有益效果：本发明方法基于可压缩流动特征，构造了一种可压缩修正，抑制了分离区内过高的湍流粘性系数，降低分离区和再附后的湍流粘性系数，从而有效降低原始Lauder-Sharma k-epsilon模型预测的壁面热流，同时保持了原始模型在分离区之前特性和模型的鲁棒性。

附图说明