基于eN理论的转捩预测方法研究

层流向湍流的转捩是流体力学中具有基础研究意义的领域。转捩对流动的热交换、摩擦阻力及边界层发展等均具有很大影响,所以对转捩机理的研究具有重要的工程意义。常采用的转捩位置预估方法是经大量实验数据拟合出经验公式,该方法简便,但适用范围较窄,且对实验要求较高。近年来,高精度数值模拟方法取得了极大进展,流场内划分很密的计算网格后求解Navier-Stokes方程,对流场内的速度、压力脉动项等进行精确计算,可准确模拟流动转捩发展的过程;但该方法计算量大,对计算机硬件要求较高,仍处于探索阶段。目前,工程上主要采用的转捩预测方法是半经验方法,即理论分析耦合实验数据,其中最常用的是基于小扰动理论的eN方法。通过耦合求解雷诺平均NS方程和边界层方程得到边界层内动量损失厚度、速度型分布等参数,代入求解线性稳定性方程得到流动的转捩位置。选取4组算例对该方法进行验证,计算得到的转捩位置与实验数据比较接近,验证了该方法的准确性和可靠性。

Research on Transition Prediction Method Based on eN Theory