CN119476142A 基于湍流拟序结构的湍流边界层数据生成方法及系统 （中国空气动力研究与发展中心高速空气动力研究所）

基于湍流拟序结构的湍流边界层数据生成本申请公开了一种基于湍流拟序结构的湍及流向脉动速度、法向脉动速度和展向脉动速2步骤1：获取湍流边界层中的平均流向速度、并认为平均法向速度和平均展向速度为3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，耗散尺度和摩擦速度ur的表达式分别x"。步骤21：将流向脉动速度u'(xy,z,t)的均方根分布lu'+I分解为内层函数fi,和外层函动速度u'(xy,z,t)在法向上的分布函数lulco)的无量纲化；3无量纲化'b)。流向脉动速度u'(xy,z,t)在法向上的分布函数的无量纲化为，的表达式为；法向脉动速度在法向上的分布函数的无量纲化为'b)，'b)的其中，fi和fra分别为对应的内函数和外函数，为内层函数fi和外层46.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，流向脉动速度u'(xy,z,t)的均方根分布法向脉动速度v'(xy,z,t)在法向上的均方根分布lv'+满足的约束条件为：5展向脉动速度w'(x,y,z,t)在法向上的均方根分布满足的约束条件为：。在所述步骤2中，用流向涡的诱导速度给定法向脉动速度v'(xy,z,t)和展向脉动速度w'(x,y,z,t)，包括：6法向脉动速度v'(xy,z,t)和展向脉动速度w'(x,y,z,t)的无量纲化的表达式分别为：式中，v'+(xtyt,zt,t)为无量纲。第一获取模块，用于获取湍流边界层中的平均流向速度、7第二计算模块，用于利用速度条带给定流向脉动速度，8p'=o-v(1)1.通过实验数据或是DNS计算数据构造湍流入口数据，这类数据只适9;根据当地雷诺数Rer，得到无量纲化的平均。步骤21：将流向脉动速度u'(xy,z,t)的均方根分布lu'+I分解为内层函数fi,和外向脉动速度u'(xy,z,t)在法向上的分布函数lu步骤22：根据步骤21类推，得到法向脉动速度v'(xy,z,t)在法向上的分布函数'b)流向脉动速度u'(xy,z,t)在法向上的分布函数lu'I(y)的无量纲化为，的表达式为；[0017]法向脉动速度v'(xy,z,t)在法向上的分布函数IV'I(y)的无量纲化为'b)，'b)的表达式为：[0018]其中，fi和fra分别为对应的内函数和外函数，为内层函数fi和展向脉动速度w'(xy,z,t)在法向上的分布函数IW'I(y)的无量纲化为，的表达式为：[0022]法向脉动速度v'(xy,z,t)在法向上的均方根分布lv'+满足的约束条件为：[0023]展向脉动速度w'(x,y,z,t)在法向度w'(x,y,z,t)，包括：法向脉动速度v'(xy,z,t)和展向脉动速度w'(x,y,z,t)的无量纲化的表达式分别。成技术。该技术是开展湍流数值模拟研究的重要技术，它为数值模拟方法，如DNS、LES、[0041]对于湍流边界层中的各平均速度矢量而言，通常认为其平均流向速度T(y)不为速度条带给定了流向脉动速度u'(xy,z,t)，且其均方根分布满足步骤4C中的要求。同样道理，在步骤4E利用流向涡的诱导速度给定了法向脉动速度v'(xy,z,t)和展向脉动速度w'(x,y,z,t)，且其均方根分布也满足步骤4C中的要求。擦速度ur；的平均流向速度的表达式为：t,为了使上述分段函数在其极大值点t,其中，lu'I(y)为流向脉动速度u'(xy,z,t)在法向上的分布函数，流向脉动速度u'(xy,z,t)在法向上的分布函数lu'I(y)的无量纲化为。法向脉动速度v'(xy,z,t)和展向脉动速度w'(x,y,z,t)在法向上的分布函数分别为和'b)'b)其中，fi和fra分别为对应的内函数和外函数，为内层函数fi和i[0052]上述无量纲的法向脉动速度的均方根分布lv'+，以及无量纲的展向脉动速度的满足的约束条件为：。的宽度sz+，通常取为szt=100，即正弦函数中的第一项；其第二项p(xt,t)为相位变做法向脉动速度v'和展向脉动速度w'。其中，ro为涡核的坐标，Vo(r)为旋涡的周向诱导速度（法向诱导速度为零涡在计算点处的诱导速度，并进行叠加计算出当地的无量纲法向脉动速度v'+(xt,yt,z+,t)和w'+(xt,yt,zt,t)为（12）式中引入的流向涡标征的展向和法向速度