基于涡球模型的湍流气动光学效应预测方法

史可天; 马汉东

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基于涡球模型的湍流气动光学效应预测方法

1.
中国航天空气动力技术研究院

Prediction of aero-optical effects in turbulence based on the sphere vortex model

1.
China Academy of Aerospace Aerodynamics

摘要: 摘要：气动光学效应工程预测中通常采用的RANS方法无法提供流场涡结构的细节，因而难以模拟脉动结构对光学传输的影响。改进了一种基于涡球模型的随机相位屏方法，根据流场的统计平均特性在其中布置涡球，以模拟瞬态涡结构分布对气动光学的影响。改进的主要思路是建立涡球参数与流动统计特性之间的关联，应用涡球所在位置的密度脉动均方根值和脉动尺度确定涡球与周围流体的密度差和涡球的直径，避免了原有方法在脉动较弱的区域布置大尺度涡球的可能，更接近于物理实际。对可压缩剪切层流场光学畸变模拟的结果表明：改进后的随机相位屏方法得到的光学畸变程度与光强直接积分结果更为一致，相对原始方法，计算精度有明显的提高。
- 气动光学效应 /
- 湍流 /
- 涡模型 /
- 成像畸变
Abstract: Abstract: For the prediction of aero-optical effects in engineering application, the influence of turbulent vortex structure on optical transmission cannot be simulated because RANS method does not provide details of the turbulent vortex structure. A random phase screen method based on the sphere vortex model was improved, which uses sphere with different diameter and density to simulate the instantaneous vortex. The improvement connects the sphere parameters with the local characteristic of the flow fields. For example, the sphere diameter is determined by the correlation scale and the sphere density is determined by the root mean square of the flow density. The simulations of the image distortion in the compressible shear layers show that the improved random screen method is in line with the results from direct integration of the intensity and the accuracy is much higher than the original method.
- aero-optical effects /
- turbulence /
- vortex model /
- imaging distortion

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基于涡球模型的湍流气动光学效应预测方法

1. 中国航天空气动力技术研究院

刊出日期: 2012-06-25

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摘要: 摘要：气动光学效应工程预测中通常采用的RANS方法无法提供流场涡结构的细节，因而难以模拟脉动结构对光学传输的影响。改进了一种基于涡球模型的随机相位屏方法，根据流场的统计平均特性在其中布置涡球，以模拟瞬态涡结构分布对气动光学的影响。改进的主要思路是建立涡球参数与流动统计特性之间的关联，应用涡球所在位置的密度脉动均方根值和脉动尺度确定涡球与周围流体的密度差和涡球的直径，避免了原有方法在脉动较弱的区域布置大尺度涡球的可能，更接近于物理实际。对可压缩剪切层流场光学畸变模拟的结果表明：改进后的随机相位屏方法得到的光学畸变程度与光强直接积分结果更为一致，相对原始方法，计算精度有明显的提高。

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