高阶矩湍流模型研究进展及挑战

高阶矩湍流模型研究进展及挑战

王圣业1 　符翔1 　杨小亮1 　郑皓榜1 　邓小刚1,2

1 国防科技大学空天科学学院, 长沙 410073

2 军事科学院, 北京 100190

摘要：高阶矩模型是湍流模式理论研究中的难点和前沿。自周培源先生首次建立一般湍流的雷诺应力输运方程起, 为了更精确的预测复杂流动, 人们从未间断过对高阶矩模型的研究. 尤其进入新世纪以来, 随着计算机硬件水平的飞跃和高精度数值算法的突破, 湍流模拟方法正由RANS 向LES 转变。而无论对于RANS 框架、LES 框架还是两者混合, 高阶矩模式都是其中先进封闭模式的代表。基于此, 本文对高阶矩模型的发展情况进行了总结, 重点包括高阶矩模型中各项的建模方式、尺度提供方程的演化历程和数值求解技术的关键需求。然后, 通过几类典型湍流问题展示了其相对于传统涡黏模型的优势, 并且给出了部分CFD 软件对高阶矩模型的集成情况。 最后对高阶矩湍流模型未来面临的挑战和发展的方向进行了展望。

关键词：湍流模型, 计算流体力学, 雷诺应力模型, 雷诺平均模拟, 大涡数值模拟

DOI: 10.6052/1000-0992-20-029