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《學霸系科學家系統》第六十二章 湍流模型校準實驗
  三人走了不久,進入一間房子。

  在房子中有一整排的機器,電腦、轉換機、AI虛擬屏和打印機。

  在機器的面前,是一個鑲嵌於牆裡的圓形空洞,穿透整面牆。

  在空洞裡放著一個小型的飛機模型,飛機的前面有一個大風扇,空洞的四周鑲嵌著幾個感應器。

  林可夫指著飛機和感應器道:“馬上大風扇會吹出來風,風經過飛機模型,會被四周的感應器感受到風的流速和壓強。”

  “所有的數據都會顯示在電腦上,同時AI虛擬屏上會模擬出一個小型的飛機模型,和風速、壓強等等一切運動的軌跡,還有升力的數據。”

  卓越疑惑的道:“你們這不是研究盾構機的嗎?怎麽還研究起空氣動力學來了?”

  林可夫笑道:“我們是研究盾構機,那是我們實驗室的主業務,但我們實驗室叫做流體動力與機電系統實驗室,當然會研究空氣動力學了。”

  卓越點了點頭,他還以為實驗室就掛著一個名字,原來是真的在研究空氣動力學。

  “我來給你演示一番吧!”林可夫道:“畢竟這些機器都很先進,我演示一番後你就會操作了。”

  “不用!”卓越阻止道:“這些機器我以前用過,不用您演示了。”

  “好吧!”林可夫收回手,無奈的道。

  他本著認真的原則,想指點一番卓越,看樣子是沒機會了。

  “那你就開始操作吧!”

  “行!”卓越點了點頭,坐到電腦前,打開電腦和其余的機器。

  瞬間房間裡就嗡嗡起來,電腦亮起,轉換機運轉,AI虛擬屏上顯示出一個藍色虛擬的小型飛機模型,上面顯示著升力為0.

  很快,大風扇運轉,飛機模型在空洞中隨著風微微晃動。

  AI虛擬屏上的飛機模型出現一道道青色的風,吹過飛機的兩翼。

  同時在兩翼下顯示出風速和壓強,升力開始上升。

  卓越拿出自己的筆記本電腦,打開推導好的湍流模型方程,對照著電腦將上面的數據輸入到房間中的電腦中。

  擴散項、產生項和耗散項。

  很快,風速和壓強調整,升力隨著風速和壓強轉變。

  電腦上顯示著無數數據,在計算公式下又轉變為其他數據。

  他心道:“將N-S方程放入進去,那麽渦粘系數就是。”

  說著他將腦海中的公式輸入到電腦中。

  【μ?=ρv???=ρv?,?是下標t,其中,???=x 3/x3+C??3,x=v/v,v為層流粘性系數。】

  【定義:S=√2Ω??Ω  ,+v/k2d2???

  其中,Ω??=1/2(?u?/?x?-?u?/?x?),???=1-x/1+x???,???=1.0,d是場點至物面的距離。

  ……】

  “這是將S-A湍流模型方程對NS方程進行封閉。”

  林可夫和楊教授見卓越在快速的操作,林可夫道:“老楊,他一時半會是不會結束的,我們出去喝點茶吧,最近剛好我得到一些好茶。”

  “好!”楊教授點了點頭。

  說完兩人就出去了。

  卓越並沒有注意到兩人出去,他全部心神都集中在實驗上。

  看著電腦上的數據,他認真思索,許久後心道:“應該采用Jameson中心有限體積+人工粘性方法,對守恆形式的N-S控制方程進行空間離散。

”  “高Reynolds數流動,邊界層厚度很薄,粘性影響主要集中在靠近物面很近的區域中,且對於粘性計算所采用的物面網格為大展弦比網格,粘性作用主要集中在垂直於物面方向上。”

  “所以,在計算粘性作用時要采用薄層假設,隻考慮了垂直於物面方向上的粘性作用。”

  “另外,由於中心格式本身不具有耗散性,所以需要引入人工粘性想以有效抑製數值震蕩,加速收斂到定常狀態,得到光滑的壓強分布。”

  “所以,離散後的控制方程可以這樣寫。”

  【V?,?,?dW?,?,?/dt+Q?,?,?-Q?,?,?-D?,?,?=0】

  “Jameson的人工粘性是二階和四階差分的組合,即。”

  【D?,?,?=D??2?+D??2?+D??2?-D  -D  -D  )W?,?,?

  其中D??2?W?,?,?=??(λ?+?/?,?,?.ε?2??+?/?,?,?)△?W?,?,?

  D  W?,?,?=??(λ?+?/?,?,?.ε?2??+?/?,?,?)△???△?W?,?,?

  ……】

  卓越打開C型網格,網格點數為161X45。

  遠場取在12倍的弦長以外,從物面向外的第一層網格厚度為2.0X10^(-5)倍弦長。

  只見屏幕上出現一張密密麻麻的網格,網格所有線條成半圓形, 中間有一條平均線將它們分為兩半,中心還有一個如水滴一般的白色空隙。

  “最終得出,流場計算狀態。”

  很快,電腦上就顯示出經過公式計算的結果。

  【M∞=0.75,α=3.19?,Re=6.3X10?】

  他又是打開兩個壓強分布圖,並讓S-A模型與B-L模型的計算結果和實驗結果進行對比。

  只見屏幕上出現五個不同的等壓線分布圖,線條上有許多點,顯示著每一個點的具體數據。

  “S-A模型對分離的模擬能力,應該選取較大迎角狀態。”

  【M∞=0.844,α=5.06?,Re=11.7X10?】

  看著屏幕上的曲折線分布圖,他心道:“從這可以看出,機翼上表面翼根部的兩道激波在靠近翼梢部分逐漸匯合,所以,我推導出的湍流模型方程是對的。”

  “一次還不行,無法確定方程的正確性,所以最起碼再計算三次!”

  說完他又開始重複計算,連續計算了五次。

  許久後,他心道:“經過五次計算,我可以肯定方程是對的。”

  說完臉上露出興奮的笑容。

  邊界層方程、湍流模型方程、湍流摩擦系數公式、雷諾數、紊動機理和N-S方程都解決了。

  “萬事俱備,只欠東風!”

  說完他開始收拾東西,向四周看去,“咦,他們出去了啊!”

  說完他將屋子裡的機器關閉,掃視一圈沒有任何遺漏後走出房間。
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