浸没边界方法在翼型绕流大涡模拟中的应用

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概述
湍流模式和边界的数值处理， 对复杂边界湍流流动的数值模拟结果有重要影响， 是计算流体力学研究的重要
内容 。 本文介绍了浸没边界方法 中亚格子应力 。 本文方法基于有限体积方法和隐式三时层时间推进， 对翼型绕流进行了大涡模拟的初步研究， 并给出了本文 模拟和文献结果的对比 。
［1］ ［2］ 和 SDP 湍流模式 的数值 实 现 进 行 了 详 细 推 导， 该数值方法采用双线性速度
第 30 卷 第 4 期 2011 年 8 月
水 力 发 电 学 报 JOURNAL OF HYDROELECTRIC ENGINEERING
Vol． 30 No． 4 Aug． ，2011
浸没边界方法在翼型绕流大涡模拟中的应用研究
1 李延频 ， 周
兵
2
（ 1. 华北水利水电学院电力学院， 郑州
摘
450011 ； 2. 国家知识产权局专利审查协作中心， 北京
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12 15 收稿日期： 2010作者简介： 李延频（ 1973 － ） ， 女， 副教授 ． E-mail ： liyanpin@ ncwu． edu． cn
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100190 ）
要： 本文首先给出了有限体积数值离散中， 采用双线性速度插值的直接强迫力浸没边界方法的数值 实 现 公 式 推 导 ；
采用该方法对翼型绕流进行了大涡数值模拟的初步研究， 大 涡 模 拟 的 亚 格 子 应 力 采 用 Байду номын сангаас 于 Germano 等 式 和 尺 度 相 似 假 设的 SDP 动力模式， 模拟结果与文献的 DNS 结果一致， 表明 SDP 模式 于 本 文 的 浸 没 边 界 方 法 的 结 合 可 以 实 现 对 复 杂 流 动的精确模拟 。 关键词： 计算流体力学； 浸没边界方法； 大涡模拟； 翼型绕流 中图分类号： O35 文献标识码： A
Abstract ： First a formulation of immersed boundary method which uses a direct force to simulate the effects of solid boundaries on the flow is demonstrated in details． This method uses a bi-linear velocity interpolation and is embedded in a finite-volume solver． Then a preliminary study on large eddy simulation of the turbulent flow around an airfoil using the immersed boundary is presented ，including the LES subgrid-scale stress modeling by SDP method based on the Germano identity and scale-similarity hypothesis． Simulation results agrees well with the published DNS data ，which shows that the combination of SDP modeling with immersed boundary method produces an efficient and accurate solution of complicated turbulent flows． Key words ： CFD ； immersed boundary method ； large-eddy simulation ； airfoil flow
Study on application of immersed boundary method to the largeeddy simulation of airfoil flow
LI Yanpin 1 ，ZHOU Bing 2 （ 1. School of Electric Power ， North China Institute of Water Conservancy and Electric Power ， Zhengzhou ，Henan 450011 ； 100190 ） 2. Patent Examination Cooperation Center of SIPO ，Beijing
差值的浸没边界方法来处理复杂边界， 采用基于 Germano 等式和尺度相似假设的 SDP 湍流模式来处理大涡模拟
1
浸没边界方法的数值实现
浸 没边界方法由 Peskin （ 1972 ）
［1］
最早提出， 其基本思想是将边界条件的影响通过在 N-S 方程中加入一个强
迫力 f 来实现， 强迫力只加在边界附近的节点上， 流场的内部节点的数值离散保持不变 。 该方法用与边界相对独