分子黏性对解析湍流壁面函数的影响

摘要：

基于可压缩解析壁面函数(MAWF),考虑高超声速湍流边界层内温度、密度和分子黏性系数变化规律,使用黏性底层边缘处的密度和黏性系数重新定义无量纲壁面距离,并在黏性底层内构造抛物型和双曲型分子黏性系数分布,建立了新的可压缩解析壁面函数,即抛物型(para-MAWF)和双曲型(hyper-MAWF)解析壁面函数.通过高超声速激波边界层干扰算例对其进行验证,并与密网格低雷诺数Lauder-Sharma(LS)k-ε模型和MAWF数值结果进行对比.研究结果表明:所构造的解析壁面函数有效提高了MAWF黏性底层内分子黏性系数和温度分布的预测精度,相较于MAWF其预测的壁面热流结果更接近实验结果;所构造的两种壁面函数中双曲型解析壁面函数预测的壁面热流更接近于实验值,考虑到两种壁面函数数值结果差异较小,在 5%之内,且双曲型壁面函数公式更为简单,对于高超声速算例更推荐使用双曲型分布的解析壁面函数.

关键词：高超声速湍流边界层、双曲型分布、抛物型分布、无量纲壁面距离、激波边界层干扰

所属期刊栏目：44

分类号：V404

资助基金：国家重大项目;国家自然科学基金;国家重点研发计划

在线出版日期：2023-08-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共12页

页码：2041-2052