模型，用改进的湍流时均涡量输运方程，数值模拟圆简燃烧室内双股同心强旋流流场获得初 步成功【1」。为进一步探索强旋流数值模拟方法及其有关问题，我们用原型方程及k-e双方 程模型，并用SIMPLE方法对同一模拟对象进行了计算。本文实验部分见文献[2]。 1数学模型 突扩燃烧室的半径为202mm,长度为1250mm,突缩出口半径为100mm。数值模拟的对 象为不可压冷态定常轴对称气体流场。根据上述条件，连续方程、动量方程、脉动动能及其 耗散率方程全部采用一般形式[21。有效粘性系数为： 4。=4I+4: (1) =Cmpk+/e (2) e=C:k3/2/儿 (3) 1为湍流特征长度。湍流模型中各系数除C4外，均为一般所采用的值，Cμ则在计算中取为 0.015,而非一般的取0.09，主要是为了解决计算的回流区长度比实验测得的短的问题。文 献〔3、4、5)曾提到工作中碰到这个问题，并认为主要是湍流模型或虚假扩散引起的流线紧缩 造成的。 Rodi【】曾谈到，虽然k-ε模型以目前常见的系数值应用于很多不同流动取得成功，但 却不能企望这些系数是通用的。经验表明，即使在一些很简单的流场上，其中的一些系数也 还要求有不同的值。k-e模型的应用范围，可 通过将常数值用恰当的流动参数做成的函数代 换而得以扩大。C:=0.09是以脉动动能的产 0.4 CH=ftG7E) 生项G与耗散率ε近似平衡这种流动实验为依 0.3 据提出的。 老 0.2 Rod1用实验数据拟合提出的函数C:= f(G/e)见图1。这一函数仅适用于薄剪切 0.194 o 层，Ge为横贯薄剪切层的G/e的平均值。在 00.51.01.52.04 文献〔7〕中，Rodi还提出，在薄剪切层中，需满 e 足8个条件，才能使C“在全流场数值一样。而 图1C的经验函数 对一般流场，为使C:在全流场一样，需满足 Fig.1 Empirical function for the Ca 更多不易满足的条件。 按Boussinesq旋涡粘性系数的概念，雷诺应力与时均流场速度梯度的关系为 -vV=(+)-号： (4) 将Kolmogorov-一Prandt1的表式(2)代入上式中，可得到 -vv=c(+〉-号 (5) 因此，为了反映雷诺应力是各向异性的特性，C还应是各向异性的。 453模型 ， 用改进的湍流时 均涡 量 输运方程 ， 数值模拟 圆筒燃烧室 内双 股 同心 强 旋流流场获得初 步成功 ” 。 为进一步探 索强 旋流数 值模拟方法 及 其有关向题 ， 我们 用原型方 程 及 一 。 双方 程模型 ， 并 用 方法对同一模拟对象进行 了计算 。 本文实验部分见文 献 「 。 数 学 模 型 突扩 燃烧室的半径 为 ， 长度为 ， 突缩出 口半径为 。 数值模拟 的对 象 为不可 压冷态定常 轴 对称气体流场 。 根据上 述条件 ， 连续方程 、 动量方程 、 脉动动能及其 耗散率 方程全部采用 一般形 式 〔 。 有效粘性系数 为 产 。 拼 拌、 拌、 ， 。 。 秃“ 为湍流特征长度 。 湍流模型中各系数除 拌 外 ， 均 为一般所采 用的 值 ， 拼 则 在计算中取为 。 ， 而 非一般的 取 ， 主要 是 为 了解决计 算的 回流 区长度 比实验 测得 的短的问题 。 文 献〔 、 、 〕曾提到 工作中碰 到这个问题 ， 并认 为 主 要是湍流模型或虚假扩散引起的流线 紧缩 造成的 。 。 曾谈到 ， 虽然 一 。 模 型以 目前常见的系数 值 应 用于 很多不 同流动取 得成功 ， 但 却不 能企望这些 系数是通 用的 。 经 验表明 ， 即使在一些 很简单的流场上 ， 其中的一些 系数也 还要求 有不 同的值 。 一 。 模型的 应 用范围 ， 可 通过将常数值用恰 当的流 动参数做 成的函数代 换而 得 以扩大 。 ， 。 是 以脉动 动能 的 产 生项 与耗散率 。 近似平衡这种流动实验为依 据提 出的 。 用实验数 据拟 合 提 出 的 函 数 ， 二 了 的 见图 。 这 一 函 数 仅适 用于 薄 剪 切 层 ， 。 为横贯 薄剪切层 的 。 的 平均值 。 在 文 献 〔 〕 中 ， 还提 出 ， 在薄剪切层中 ，需满 足 个条件 ， 才能使 ， 在全流场数值 一样 。 而 对一般流场 ， 为使 ， 在全流场一样 ， 需满足 更多不 易满足的 条件 。 。 图 洲的经验函数 ， 按 “ 旋涡粘 性系数的概念 ， 雷诺应力与时均流 场 速度梯度的 关系为 ， ， ，， ， 口 二 口 ， 、 。 。 一 吸飞 丁‘ 三 一 ， 一二一付 二 、 再 弄 ， 将 一 的表式 代入上式中 ， 可得 一 、 ‘ 二 仇竺 日口 口口 、 ，才 十石才 一 了 左 ， ’ 因此 ， 为了反映雷诺应力是各向异 性的特性 ， 言还应是各向异 性的 。 礴