CN105740628B - 一种根据流场数值计算结果确定附面层边缘位置的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种根据流场数值计算结果确定附面层边缘位置的方法，对于给定的流场分别进行无粘计算和粘性计算，将无粘计算结果作为主流并与粘性计算结果中的速度分布进行对比，从而根据附面层的定义确定附面层边缘。本发明提供的根据流场数值计算结果确定附面层边缘位置的方法，不需要人为指定主流速度即可精确地确定附面层边缘。

Description

一种根据流场数值计算结果确定附面层边缘位置的方法
技术领域
本发明涉及一种根据流场数值计算结果确定附面层边缘位置的方法，属于计算流体力学的技术。
背景技术
附面层是流场中固体壁面附近摩擦起主要作用的薄层，与之相对是远离壁面摩擦可以忽略的主流区域。附面层的厚度以及附面层内参数分布是流场的重要特征之一。
附面层边缘定义为速度达到0.99倍主流速度的位置。但对于较复杂的流场，主流速度本身并不均匀，因此需要人为指定主流速度之后才能确定附面层边缘的位置。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种根据流场数值计算结果确定附面层边缘位置的方法，不需要人为指定主流速度即可精确地确定附面层边缘。
技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种根据流场数值计算结果确定附面层边缘位置的方法，对于给定的流场分别进行无粘计算和粘性计算，将无粘计算结果作为主流并与粘性计算结果中的速度分布进行对比，从而根据附面层的定义确定附面层边缘。
该方法具体包括如下步骤：
(1)对于给定的流场分别进行无粘计算和粘性计算；
(2)选定待确定附面层的截面，在流场壁面区域建立沿流场壁面法向的向量和沿流场壁面切向的向量向量在所述截面内；
(3)所述截面与流场计算网格的网格线存在一系列的交点，记录所有交点的无粘计算速度和粘性计算速度
(4)沿向量的方向依次对各个交点进行验证，将第一个满足下式的交点判定为附面层的边缘：
有益效果：本发明提供的根据流场数值计算结果确定附面层边缘位置的方法，不需要人为指定主流速度即可精确地确定附面层边缘。
附图说明
图1为在流场壁面附近网格节点中确定附面层边缘的示意图；
图中：1-流场壁面，2-流场壁面区域的流场计算网格，3-沿流场壁面法向的向量4-沿流场壁面切向的向量5-向量所处截面与流场计算网格的一系列交点，6-某交点的无粘计算速度7-某交点的粘性计算速度
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
一种根据流场数值计算结果确定附面层边缘位置的方法，对于给定的流场分别进行无粘计算和粘性计算，将无粘计算结果作为主流并与粘性计算结果中的速度分布进行对比，从而根据附面层的定义确定附面层边缘。
该方法具体包括如下步骤：
(1)对于给定的流场分别进行无粘计算和粘性计算；
(2)选定待确定附面层的截面，在流场壁面区域建立沿流场壁面法向的向量和沿流场壁面切向的向量向量在所述截面内；
(3)所述截面与流场计算网格的网格线存在一系列的交点，记录所有交点的无粘计算速度和粘性计算速度
(4)沿向量的方向依次对各个交点进行验证，将第一个满足下式的交点判定为附面层的边缘：
下面结合一个实施例对本发明作出进一步的说明。
本实施例的来流马赫数为6，压力为2511Pa，温度为211.6K，设计三级斜楔压缩面，压缩角分别为5.07°、5.71°和6.47°，压缩面长度476mm。采用本算法应用于其末端截面，在距离壁面7.04mm的位置处满足步骤(4)中的公式，因此附面层厚度确定为7.04mm。该实施例中主流参数均匀，主流速度为1673.2m/s，本算法获得的附面层边缘处流动速度为1662.8m/s，是主流速度的0.993倍，与定义0.99倍误差仅0.3％。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种根据流场数值计算结果确定附面层边缘位置的方法，其特征在于：对于给定的流场分别进行无粘计算和粘性计算，将无粘计算结果作为主流并与粘性计算结果中的速度分布进行对比，从而根据附面层的定义确定附面层边缘；该方法具体包括如下步骤：
(1)对于给定的流场分别进行无粘计算和粘性计算；
(2)选定待确定附面层的截面，在流场壁面区域建立沿流场壁面法向的向量和沿流场壁面切向的向量向量在所述截面内；
(3)所述截面与流场计算网格的网格线存在一系列的交点，记录所有交点的无粘计算速度和粘性计算速度
(4)沿向量的方向依次对各个交点进行验证，将第一个满足下式的交点判定为附面层的边缘：
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跨音速压气机叶栅流动有粘-无粘相互作用的迭代计算;饶江 等;《航空学报》;19900531;第11卷(第5期);第236-241页 *

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