免费论文：激波/湍流干波及湍流热量输运机理的数值模仿接洽

激波/湍流干预和缓动加热是高速遨游器及能源体例上两个要害的震动题目，并感化着遨游器的安排和本能普及。正文辨别运用径直数值模仿（DNS）保卫世界和平大会涡模仿（LES）对这两个题目发展了机理性的接洽。正文兴盛了一套鉴于高阶有限差分方法的流场求解器：ASTR，并在典范湍流题目中对其举行了测验评定，考证了求解器对湍流题目举行DNS和LES 的本领和功效，为正文的接洽供给了理念的数值平台。为了普及数值本领对包括激波湍流题目的DNS和LES 的功效，正文提出了带宽耗散优化本领（BDOM），该本领不妨在不变换顶风类方法的带宽辨别率和阶数的基础下大幅度贬低方法的数值耗散，进而为实行数值模仿的功效和宁静性的最优化供给了道路。沿用BDOM本领、Suresh和Huynh[159]提出的MP控制器和Ducros等人[175]提出的激波探测器，正文兴盛了MP-LD方法，并对其举行了体例的测验评定。截止表白MP-LD方法对小标准震动构造的捕获本领以及对湍流的模仿功效要明显优于惯例的高阶激波捕获方法。MP-LD方法对弱可收缩湍流的模仿功效和高阶重心方法十分，同声仍维持着在中断邻近的无振动性和保缺乏性。高阶MP-LD方法为包括激波的湍流题目的DNS和LES供给了崇高的数值本领。运用MP-LD方法和ASTR步调，正文对激波/各向异性湍流干预（SITI）和激波/湍流边境层干预（SBLI）举行了DNS和机理性的接洽。获得的截止与关系的表面、试验和DNS数据博得了较高的普遍性，表领会DNS截止的精确性和数值本领的真实性。经过对SITI 的DNS数据领会，获得论断如次：各向异性湍流和激波干预后，其标准和各向异性特性都爆发了明显变革；湍流脉动之间的非线性效率使得大标准湍流构造向各向异性回复的进程越发复，而小标准脉动构造则更简单回复各向异性；因为来流速率脉动的感化，激波外表形势会爆发变形，较高的来流速率脉动会引导本地激波场所更邻近卑劣，并减少激波的强度。经过对SBLI数据的领会，正文对遭到激波干预的边境层个性、湍流强度和构造变革、表里层湍流构造的彼此效率以及湍电能的输运个性举行了接洽。领会表白当震动附体时，逆压梯度对壁湍流关系构造的激励引导了湍流强度的大幅度减少；当震动脱体时，自在剪切层内的湍流关系构造对湍流强度起着重要的奉献。湍流关系构造在和激波干预进程中爆发了明显的变革，个中附体的壁湍流构造在干预区消逝并在卑劣回复区从新爆发；外区的关系构造在和激波干预时获得了明显的巩固，并在卑劣对近壁区爆发大标准的扫掠效率，激动了壁湍流的复活。在激波干预的效率下，湍电能由天生和耗散之间的彼此平稳联系变为天生、耗散、对流和湍流分散项之间搀杂的非平稳的输运联系。这种非平稳的输运联系是RANS形式没辙精确猜测SBLI流场的重要成分。运用LES本领，正文对遭到遏制本领效率的槽道湍流中的热量输运机理举行了接洽，中心关心了当壁湍流关系构造遭到控制或巩固时，湍流热量输运的变革及其和动量输运的联系。截止表白，固然关系构造和湍流统计在各别遏制本领的效率下爆发了明显而各别的变革，流向涡一直是近壁区重要的震动构造，并主宰了近壁区的输运进程。不管湍流关系构造遭到控制仍旧巩固，温度脉动和速率脉动之间的一致性、热量输运和动量输运之间的普遍性以及Reynolds比较一直维持。这表领会动量输运和热量输运之间的普遍性是湍流边境层的固有属性，不易遭到外部扰动的感化，进而为将老练的湍流减阻本领运用于壁面热流的遏制供给了表面上的扶助。正文的接洽表领会DNS和LES是接洽搀杂湍流机理的利于东西，并不妨为湍流形式的矫正和震动遏制本领的兴盛供给表面扶助和数据库。

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