Vol.28 No.4 陈雷等：单颗粒尾涡特性的大涡模拟 381. 一西即为亚网格雷诺应力，本文采用 Smagorinsky涡粘性假设为基础的代数亚网格模 型，假设涡粘性系数表示为： =(C.△)215=(C.△)2J2SS (3) 则亚网格雷诺应力为： =-C2A2I5ISm (4) 图2网格划分图 其中，C,为Smagorinsky模型常数，取为0.1]； Fig.2 Grid system △为网格特征尺度，△=△x△y;S= a山十 流动形态基本保持稳定 2 dxj a山 3计算结果及分析 为滤波后的变形张量 图3~5为计算所得的不同颗粒雷诺数下颗 为了研究颗粒周围尾涡存在的规律，假设在 粒所在中心截面上的流线分布、速度分布及压力 入口处仅主流方向上存在速度，而其他方向上速 分布 度为零，入口速度均匀分布·本文对比计算了进 3.1流线分布 口压力为大气压力，入口温度为300K,入口速度 图3(a),(b)为流场稳定后颗粒雷诺数分别 分别为1,5,10,15ms-1四组不同的工况，相应 为6.84,68.4时计算所得的流线分布.由图可以 地，颗粒雷诺数分别为6.84,34.2,68.4,100 看出，由于颗粒的存在，使其附近流线弯曲，而离 计算区域采用非结构化网格进行离散，网格 颗粒较远的区域流线没有受到影响；Re=6.84 划分如图2所示.采用非均匀网格，颗粒附近网 时，流体的粘性相对影响较小，颗粒尾部流线略有 格加密，其他区域网格较稀.本次计算在Pentium 变化，前后基本对称；随着R的增加，在颗粒后 Ⅲ微机上进行，计算时间推进到一定时间步长后， 侧的影响区域逐渐的变大，颗粒前后明显不对称. (a)Re-6.84 (b)Re=68.4 图3流线分布 Fig.3 Streamline distribution (a)Re-6.84,左侧人口速度为1ms1 b)Re=68.4,左侧人口速度为10ms1 图4速度分布图 Fig.4 Velocity distribution 87.93 68.59 3 654 4924 29.90 10.55 45 -8.794 28.14 47.49 Pa (a)Re-6.84 Pa b)Re-6.84 图5压力分布图 Fig.5 Pressure distribution— ui uj 即 为 亚 网 格 雷 诺 应 力‚本 文 采 用 Smagorinsky 涡粘性假设为基础的代数亚网格模 型‚假设涡粘性系数表示为： νT＝（CsΔ） 2｜S｜＝（CsΔ） 2 2SijSij （3） 则亚网格雷诺应力为： τij＝—C 2 sΔ2｜S｜Sij （4） 其中‚Cs 为 Smagorinsky 模型常数‚取为0∙1［3］； Δ为网格特征尺度‚Δ＝ ΔxΔy；Sij＝ 1 2 ∂ui ∂xj ＋ ∂uj ∂xi 为滤波后的变形张量． 为了研究颗粒周围尾涡存在的规律‚假设在 入口处仅主流方向上存在速度‚而其他方向上速 度为零‚入口速度均匀分布．本文对比计算了进 口压力为大气压力‚入口温度为300K‚入口速度 分别为1‚5‚10‚15m·s —1四组不同的工况‚相应 地‚颗粒雷诺数分别为6∙84‚34∙2‚68∙4‚100． 计算区域采用非结构化网格进行离散‚网格 划分如图2所示．采用非均匀网格‚颗粒附近网 格加密‚其他区域网格较稀．本次计算在 Pentium Ⅲ微机上进行‚计算时间推进到一定时间步长后‚ 图2 网格划分图 Fig．2 Grid system 流动形态基本保持稳定． 3 计算结果及分析 图3～5为计算所得的不同颗粒雷诺数下颗 粒所在中心截面上的流线分布、速度分布及压力 分布． 3∙1 流线分布 图3（a）‚（b）为流场稳定后颗粒雷诺数分别 为6∙84‚68∙4时计算所得的流线分布．由图可以 看出‚由于颗粒的存在‚使其附近流线弯曲‚而离 颗粒较远的区域流线没有受到影响；Re＝6∙84 时‚流体的粘性相对影响较小‚颗粒尾部流线略有 变化‚前后基本对称；随着 Re 的增加‚在颗粒后 侧的影响区域逐渐的变大‚颗粒前后明显不对称． 图3 流线分布 Fig．3 Streamline distribution 图4 速度分布图 Fig．4 Velocity distribution 图5 压力分布图 Fig．5 Pressure distribution Vol．28No．4 陈雷等： 单颗粒尾涡特性的大涡模拟 ·381·