[发明专利]一种Reynolds时均法建立湍流模型的构建方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种构建方法，特别涉及一种为了研究水力机械运行特性，将计算流体动力学(CFD)理论与方法应用于水力机械湍流分析，通过Reynolds时均法建立湍流模型预估水力机械能量特性和空化特性的构建方法。

背景技术

随着南水北调及三峡水利工程的兴建，水泵、水轮机作为关键水力机械装置，其容量和尺寸在不断增大。从已投产的大型泵站和水电站的运行情况看，大型机组普遍存在振动、空化、出力(效率)不足等问题。振动和空化等特性直接与过流部件的水压力脉动有关，解决这些问题的关键在于有效掌握和控制相应过流部件的流场。

观测表明，水力机械内部流动在多数情况下处于湍流状态，流场由各种不同尺度的湍流涡叠合而成，这些湍流涡具有旋转结构，湍流涡的大小及旋转轴的方向分布是随机的，由于湍流的复杂性，很难通过试验来掌握水力机械内部的湍流状态，而计算流体动力学(CFD)理论和方法，给我们认识水力机械湍流流动提供了一种新的途径，对揭示水力机械流场流动特性与结构动力特性间的复杂关系，具有潜在的优势。

水力机械内的流动可以认为是不可压、非定常的三维湍流流动，由于湍流具有微尺度上的高度脉动性，加之用于描述湍流的瞬时Navier-Stokes方程的非线性，以及水力机械边界条件的多样性，使得方程不存在解析解，甚至不能用直接数值模拟(DNS)方法来描述三维时间相关的全部流动细节。

发明内容

本发明的目的在于提供一种Reynolds时均法建立湍流模型的构建方法，解决现有存在的上述问题，采用Reynolds时均法对湍流脉动加以“简化”，在瞬时Navier-Stokes方程的基础上构造附加的湍流模型。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

一种Reynolds时均法建立湍流模型的构建方法，其特征在于，它包括如下步骤：

(1)采用Reynolds时均法把湍流的瞬时运动看作是由平均值和脉动值所对应的两个流动叠加而成，在时均系下，在直角坐标形式的绝对参照系下，建立瞬时流动状态的控制方程为：

∂∂t(ρui)+∂∂xj(ρuiuj)=-∂p∂xi+∂∂xj(μ∂ui∂xj-ρui′uj′‾)+Si]]>