Efectos de la Incertidumbre de la Distancia a la Pared en la Simulación de Fenómenos de Turbulencia/Transición
Autores: Tan, Weiwei; Zhang, Heran; Wang, Lan; Nie, Shengyang; Jiao, Jin; Zuo, Yingtao
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Efectos de la Incertidumbre de la Distancia a la Pared en la Simulación de Fenómenos de Turbulencia/Transición
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Turbulencia
Modelo de transición
Distancia a la pared
Simulación numérica
Solucionadores CFD
Ortogonalidad de la malla
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 16
Citaciones: Sin citaciones
La incertidumbre del modelo de turbulencia/transición es un problema con una atención relativamente alta en el área de CFD. La distancia a la pared es un parámetro físico importante en la modelización de turbulencia/transición, y su precisión tiene un gran efecto en los resultados de simulación numérica. Dado que la mayoría de los solucionadores de CFD utilizan la estrategia de resolución para calcular la distancia más cercana a la pared basada en la topología de la malla, esto convierte a la distancia a la pared en una fuente importante de incertidumbre en los resultados de la simulación. Para investigar el papel de la distancia a la pared en las simulaciones de turbulencia/transición, hemos realizado simulaciones para varias formas aerodinámicas, como la placa con gradiente de presión cero (ZPG), el perfil aerodinámico supercrítico RAE2822 y el ala transónica ONERA M6. Además, se analizan las capacidades de predicción sobre fenómenos de turbulencia/transición y ondas de choque de varios modelos físicos, incluidos los modelos de turbulencia SA, SST y Wilcox-k, así como el modelo de transición -SST, con diferentes grados de ortogonalidad de la malla. Los resultados implican que la solución numérica de la distancia a la pared en la capa límite tiene un error relativamente grande cuando la ortogonalidad de la malla es mala, teniendo un gran efecto en la precisión del modelo de turbulencia/transición. En detalle, el modelo de turbulencia Wilcox-k no se ve afectado por la ortogonalidad de la malla; bajo la condición de no ortogonalidad de la malla, el modelo SA conduce a una fricción de arrastre sustancialmente mayor y un cambio en la ubicación de la onda de choque; el modelo SST también conduce a una mayor fricción de arrastre bajo la condición de no ortogonalidad de la malla, cuyo efecto es mucho menor que el del modelo SA; y el modelo -SST conduce a un desplazamiento sustancial hacia arriba de la ubicación de transición.
Descripción
La incertidumbre del modelo de turbulencia/transición es un problema con una atención relativamente alta en el área de CFD. La distancia a la pared es un parámetro físico importante en la modelización de turbulencia/transición, y su precisión tiene un gran efecto en los resultados de simulación numérica. Dado que la mayoría de los solucionadores de CFD utilizan la estrategia de resolución para calcular la distancia más cercana a la pared basada en la topología de la malla, esto convierte a la distancia a la pared en una fuente importante de incertidumbre en los resultados de la simulación. Para investigar el papel de la distancia a la pared en las simulaciones de turbulencia/transición, hemos realizado simulaciones para varias formas aerodinámicas, como la placa con gradiente de presión cero (ZPG), el perfil aerodinámico supercrítico RAE2822 y el ala transónica ONERA M6. Además, se analizan las capacidades de predicción sobre fenómenos de turbulencia/transición y ondas de choque de varios modelos físicos, incluidos los modelos de turbulencia SA, SST y Wilcox-k, así como el modelo de transición -SST, con diferentes grados de ortogonalidad de la malla. Los resultados implican que la solución numérica de la distancia a la pared en la capa límite tiene un error relativamente grande cuando la ortogonalidad de la malla es mala, teniendo un gran efecto en la precisión del modelo de turbulencia/transición. En detalle, el modelo de turbulencia Wilcox-k no se ve afectado por la ortogonalidad de la malla; bajo la condición de no ortogonalidad de la malla, el modelo SA conduce a una fricción de arrastre sustancialmente mayor y un cambio en la ubicación de la onda de choque; el modelo SST también conduce a una mayor fricción de arrastre bajo la condición de no ortogonalidad de la malla, cuyo efecto es mucho menor que el del modelo SA; y el modelo -SST conduce a un desplazamiento sustancial hacia arriba de la ubicación de transición.