湍动能模拟内部声激励的计算研究

湍动能模拟内部声激励的计算研究湍动能模拟内部声激励的计算研究摘要：本文主要研究了湍动能模拟中的内部声激励的计算方法，包括常见的直接数值模拟（DNS）和大涡模拟（LES）方法。其中，针对DNS中需要计算

湍动能模拟内部声激励的计算研究 湍动能模拟内部声激励的计算研究 摘要： 本文主要研究了湍动能模拟中的内部声激励的计算方法，包括常见 的直接数值模拟（DNS）和大涡模拟（LES）方法。其中，针对DNS中 需要计算的密度和动量方程的耦合问题，我们提出了一种基于连续剖分 的分离算法来加快计算过程。而针对LES方法中子网化技术的不满足特 定的能量守恒原理的问题，我们则提出了一种基于能量散度方法的新算 法，可以更加准确的计算出内部声激励所产生的湍动能，同时保证能够 满足能量守恒的原理。 关键词：湍动能模拟；内部声激励；直接数值模拟；大涡模拟；连 续剖分算法；能量散度法 1.引言 近年来，湍流模拟在多个领域中得到广泛的应用，其中包括飞行器 设计、汽车工程、海洋工程等，这也导致了对湍流模拟方法精度的需求 日益增高。这篇论文主要关注于湍动能模拟中的内部声激励的计算，其 中涉及到了直接数值模拟（DNS）和大涡模拟（LES）这两种常见的模拟 方法。 2.内部声激励的基本原理 声波能够带动气体产生振动，因此会产生许多湍动能。而对于湍动 流场而言，湍动能常常与声波能够产生相互作用。当湍动流场中存在一 定的振幅时，容易引起气体中的声波振动，从而进一步引起湍动能的产 生。这种内部声激励常常会对流场的湍流结构产生很大的影响。 在对内部声激励进行数值模拟的时候，需要掌握一定的流场物理学 知识。主要是计算涡量和湍动能的变化，以及如何将声波的作用加入到 模拟过程中。