可压缩湍流流动仿真研究：方法与案例分析

参考资料：ANSYS Fluid Dynamics Verification Manual

算例说明

本案例介绍了方腔内两股高速气流的混合流动。

计算域：300mm X 72 mm

物质属性：理想气体，比热为1006.43J/kg-K，导热系数为0.0242 W/m-K，粘度1.4399e-05kg/m-s

边界条件：气流（1）：总压487 kPa，静压36 kPa，温度360 K，马赫数2.35，湍动能74 m2/s2，湍流耗散率62300 m2/s3

气流（2）：总压37.6kPa，静压36 kPa，温度290 K，马赫数0.36，湍动能226 m2/s2，湍流耗散率332000 m2/s3

网格划分

采用矩形网格，网格数量为3000

注意：这里左侧为压力入口边界，平均分为上下两个部分，上方为气流1流入，下方为气流2流入，同样，在右侧压力出口处也分为上下两个部分。

计算设置

本次计算为稳态湍流计算，求解选择密度基。

• 物质属性
  

计算物质设置它的密度、比热、导热系数和粘性

• 湍流模型

选择RNG k-e湍流模型

• 能量方程

激活能量方程

• 边界条件
  

设置上下两束气流

压力出口上下对应两个位置的设置

• 设置求解方法和松弛因子

计算结果

• 计算域速度场云图

• 计算值与实验值对比

x=50mm位置处水平速度值对比图

参考文献

S.G. Goebel, J.C. Dutton. “Experimental Study of Compressible Turbulent Mixing Layers”. AIAA Journal, Vol. 29, pp. 538-546, 1991.