SUBOFF模型艏部与平直段湍流边界层数值模拟

【作者】 朱飞； 黄伟希； 许春晓；

【机构】 清华大学航天航空学院力学系；

【摘要】 针对DARPASUBOFF标模,前人开展了基于试验及数值模拟的大量研究,为潜艇结构改进等工程需求提供了流场细节与实际效果预测。大涡模拟方法作为复杂湍流模拟的重要手段之一,也广泛应用于潜艇精细流场模拟等问题。为探究SUBOFF模型绕流边界层湍流统计性质及壁面压力脉动特性,本文基于OpenFOAM开源程序,利用壁面解析的大涡模拟方法,针对艇长雷诺数为Re=1.1×10~6的光体SUBOFF模型,开展了其艏部及平直段的零攻角绕流边界层计算。本文结果与前人试验及数值计算结果具有良好的一致性,验证了数值方法的合理性。计算结果表明:转捩区的壁面压力脉动比湍流区更高;平直段受展向曲率与流向压力梯度影响较小,其平均摩阻系数与零压梯度平板湍流边界层相当;利用摩擦速度作无量纲后,平直段不同流向位置的边界层速度剖面及速度脉动均方根等参数在近壁区均有较好的重合。下图给出了SUBOFF模型边界层瞬时流场,可以看到边界层受到吹吸后抬升,产生的扰动经一段距离发展后在艏部后缘转捩,并形成湍流,且转捩区脉动更强。沿下游发展过程中,涡结构不断演化,并随着边界层厚度的增长而逐渐抬升。更多还原