各向异性浮力紊流的显式代数应力模型及其验证

计算物理 ›› 2006, Vol. 23 ›› Issue (2): 177-183.

各向异性浮力紊流的显式代数应力模型及其验证

赖锡军¹, 王志东², 汪德爟³

1. 中国科学院地理与湖泊研究所湖泊室, 江苏南京 210008;
2. 华东船舶工业学院船舶与海洋工程学院, 江苏镇江 212003;
3. 河海大学环境学院, 江苏南京 210098

收稿日期:2004-11-22 修回日期:2005-04-25 出版日期:2006-03-25 发布日期:2006-03-25
作者简介:赖锡军(1977-),男,浙江遂昌,助理研究员,博士,主要从事环境水力学研究.

An Explicit Algebraic Reynolds Stress Model for Anisotropic Buoyant Turbulent Flows

LAI Xi-jun¹, WANG Zhi-dong², WANG De-guan³

1. Nanjing Institute of Geography & Limnology, Chinese Academy of Sciences, Nanjing 210008, China;
2. Institute of East-China Ship-building, Zhenjiang 212003, China;
3. College of Environmental Engineering, Hohai University, Nanjing 210098, China

Received:2004-11-22 Revised:2005-04-25 Online:2006-03-25 Published:2006-03-25

摘要/Abstract

摘要： 在Wallin & Johansson的显式代数雷诺应力模型(EARSM)基础上,引入浮力的紊动效应,使该模型能够反映浮力对紊流运动的影响.利用同位网格上的SIMPLEC算法,模拟了T-型连接管内的温度混合流动.与实验资料和DNS计算结果比较表明,提出的模型能够反映各向异性的浮力紊流特征,而且模型在计算进程中显示出良好的数值收敛性能,与涡粘性两方程模型的计算花费相当.

关键词: 浮力流, 紊流模型, 显式代数应力模型, T-型管流

Abstract: An explicit algebraic Reynolds stress model (EARSM) proposed by Wallin & Johansson was extended to simulate anisotropic buoyant turbulent flows. The collocated finite volume method was applied to solve the Navier-Stokes equations and the pressure coupling was treated in the SIMPLEC algorithm. A turbulent thermal mixing in T-junction flows was simulated to validate the model, A comparison with experiments and Fukushima et al's DNS results shows that the present model captures the characteristics of anisotropic buoyant turbulent flows. Meanwhile, the computation shows excellent numerical stability and the computation cost is only slightly higher than that of the eddy-viscosity turbulence model.

Key words: buoyant turbulent flows, turbulence model, explicit algebraic stress model, T-junction flows

中图分类号:

赖锡军, 王志东, 汪德爟. 各向异性浮力紊流的显式代数应力模型及其验证[J]. 计算物理, 2006, 23(2): 177-183.

LAI Xi-jun, WANG Zhi-dong, WANG De-guan. An Explicit Algebraic Reynolds Stress Model for Anisotropic Buoyant Turbulent Flows[J]. CHINESE JOURNAL OF COMPUTATIONAL PHYSICS, 2006, 23(2): 177-183.

[1]	陈露, 高明, 梁佳, 王东民, 赵玉刚, 章立新. 润湿梯度作用下液滴在倾斜表面向上运动的格子Boltzmann模拟[J]. 计算物理, 2021, 38(6): 672-682.
[2]	肖寒, 李春曦, 苏浩哲, 叶学民. 垂直排液过程不稳定性的数值模拟[J]. 计算物理, 2021, 38(6): 661-671.
[3]	许爱国, 宋家辉, 陈锋, 谢侃, 应阳君. 基于相空间的复杂物理场建模与分析方法[J]. 计算物理, 2021, 38(6): 631-660.
[4]	王敏, 申玉清, 陈震宇, 徐鹏. 随机多孔介质的蒙特卡罗重构与渗流特性模拟[J]. 计算物理, 2021, 38(5): 623-630.
[5]	杨柳, 高敬威, 郑元涵, 李晓梅, 张云帆. 基于LB方法的非均质砂质砾岩渗吸规律数值模拟[J]. 计算物理, 2021, 38(5): 534-542.
[6]	王俊捷, 寇继生, 蔡建超, 潘益鑫, 钟振. 基于Tolman长度的Lucas-Washburn渗吸模型改进及数值模拟[J]. 计算物理, 2021, 38(5): 521-533.
[7]	薛创, 李馨东, 孙文俊, 叶文华, 彭先觉. 多介质五方程简化模型及界面捕捉的人工压缩算法[J]. 计算物理, 2021, 38(3): 257-268.
[8]	薛社生, 李守先. 正冲击波后固壁表面颗粒的上升运动[J]. 计算物理, 2021, 38(3): 280-288.
[9]	娄钦, 汤升, 王浩原. 基于格子Boltzmann大密度比模型的多孔介质内气泡动力学行为数值模拟[J]. 计算物理, 2021, 38(3): 289-300.
[10]	梁佳, 高明, 陈露, 王东民, 章立新. 液滴撞击不同湿润性固壁面上静止液滴的格子Boltzmann研究[J]. 计算物理, 2021, 38(3): 313-323.
[11]	邹兴, 陈松泽, 郭照立. 精细平衡气体动理学格式[J]. 计算物理, 2020, 37(6): 653-666.
[12]	王坚毅, 潘振海, 吴慧英. 微通道内椭球颗粒惯性聚焦行为数值研究[J]. 计算物理, 2020, 37(6): 677-686.
[13]	李馨东, 赵英奎, 胡宗民, 姜宗林. 基于第二粘性的Navier-Stokes方程组求解正激波结构[J]. 计算物理, 2020, 37(5): 505-513.
[14]	孙晨, 李肖, 沈智军. 适用于等熵流动的交错拉氏Godunov方法[J]. 计算物理, 2020, 37(5): 529-538.
[15]	李肖, 孙晨, 沈智军. 一维理想弹塑性流体的数值模拟及壁热现象的抑制[J]. 计算物理, 2020, 37(5): 539-550.