基于直接数值模拟的超/高超声速湍流模型评估与改进

对来流Mach数2.25及6的平板边界层湍流进行了直接数值模拟，并通过与理论、实验及他人计算结果的对比对数值结果进行了验证。基于直接数值模拟得到的湍流数据库，对常用的湍流模型进行了先验评估。评估的湍流模型有k-e模型（包括标准k-e模型、可实现的k-e模型及低Reynolds数k-模型）、SA模型及BL模型。结果显示，可实现的k-e模型的具有较好的预测能力，而标准k-e模型预测的湍流粘性系数偏高。SA模型在边界层内层预测准确度较高，而在外层预测值偏高。对于高Mach数情况，原始的BL模型严重低估了内-外层交界位置，造成湍流粘性系数预测值偏低。作者通过修改模型系数及内-外层交界位置对BL模型进行了修改，修改后模型预测的湍流粘性系数与DNS给出的值吻合较好