LES wall modeling for heat transfer at high speeds
LES wall modeling for heat transfer at high speeds
复制标题
用于高速传热的 LES 壁建模
DOI：
10.1103/physrevfluids.7.014608
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发表时间：
2021-05
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Xiang I A Yang
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Peng E S Chen;Yu Lv;Haosen H A Xu;Yipeng Shi;Xiang I A Yang
通用壁缩放的一个实际应用是近壁湍流建模。在本文中，我们利用温度的半局部标度[Patel、Boersma 和 Pecnik，{可变属性湍流通道流中的标量统计}，Phys。 Rev. Fluids, 2017, 2(8), 084604]并推导出用于高速流动的壁面建模大涡模拟的涡导闭合。我们表明，虽然半局部缩放不会破坏高速直接数值模拟（DNS）数据，但所得的涡流电导率和壁模型效果相当好。本文试图回答以下悬而未决的问题：为什么半局部缩放失败，但产生的涡流传导效果良好。我们以从 $M=1.4$ 到 6 的马赫数进行库埃特流的 DNS。我们在能量方程中添加一个源项以获得冷壁、接近绝热壁和热壁。对流动能量预算的详细分析表明，气动加热是我们问题的答案：Patel 等人的半局部缩放中没有考虑气动加热，而是在平衡壁模型中进行了建模。我们将空气动力加热纳入半局部缩放中，并表明新的缩放成功地崩溃了高速 DNS 数据。我们还表明，无论是否结合空气动力加热，半局部缩放都会产生完全相同的涡流传导率，从而回答了悬而未决的问题。
A practical application of universal wall scalings is near-wall turbulence modeling. In this paper, we exploit temperature's semi-local scaling [Patel, Boersma, and Pecnik, {Scalar statistics in variable property turbulent channel flows}, Phys. Rev. Fluids, 2017, 2(8), 084604] and derive an eddy conductivity closure for wall-modeled large-eddy simulation of high-speed flows. We show that while the semi-local scaling does not collapse high-speed direct numerical simulation (DNS) data, the resulting eddy conductivity and the wall model work fairly well. The paper attempts to answer the following outstanding question: why the semi-local scaling fails but the resulting eddy conductivity works well. We conduct DNSs of Couette flows at Mach numbers from $M=1.4$ to 6. We add a source term in the energy equation to get a cold, a close-to-adiabatic wall, and a hot wall. Detailed analysis of the flows' energy budgets shows that aerodynamic heating is the answer to our question: aerodynamic heating is not accounted for in Patel et al.'s semi-local scaling but is modeled in the equilibrium wall model. We incorporate aerodynamic heating in semi-local scaling and show that the new scaling successfully collapses the high-speed DNS data. We also show that incorporating aerodynamic heating or not, the semi-local scaling gives rise to the exact same eddy conductivity, thereby answering the outstanding question.
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影响因子：
8.9
作者：
Qi Li;E. Bou‐Zeid;S. Grimmond;S. Zilitinkevich;G. Katul
通讯作者：
Qi Li;E. Bou‐Zeid;S. Grimmond;S. Zilitinkevich;G. Katul
影响因子：
4.3
作者：
Giometto, M. G.;Christen, A.;Parlange, M. B.
通讯作者：
Parlange, M. B.
基于近壁湍流预测的大涡模拟离壁边界条件
影响因子：
4.6
作者：
Wang Hai-Ning;Huang Wei-Xi;Xu Chun-Xiao
通讯作者：
Xu Chun-Xiao
DOI：
10.2514/6.2014-0070
发表时间：
2014-01
期刊：
--
影响因子：
--
作者：
C. Kiris;M. Barad;J. Housman;E. Sozer;C. Brehm;S. Moini-Yekta
通讯作者：
C. Kiris;M. Barad;J. Housman;E. Sozer;C. Brehm;S. Moini-Yekta
DOI：
10.2514/6.2011-2886
发表时间：
2011-06
期刊：
--
影响因子：
--
作者：
Y. Khalighi;J. Nichols;S. Lele;P. Moin
通讯作者：
Y. Khalighi;J. Nichols;S. Lele;P. Moin