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圖3：帶格柵部分（左）和裸束區(qū)（右）網(wǎng)格 根據(jù)先前對(duì)單一燃料棒模擬的經(jīng)驗(yàn)，選擇大渦模擬（Large Eddy Simulation，LES）模型作為湍流模型。

2、 求解器設(shè)置 3、 模型設(shè)置 3.1 湍流模型-大渦LES模型 在2D求解器中，LES模型是隱藏的，就是你打開湍流模型面板是找不到的。在文本窗口中輸入下面命名“(rpsetvar 'les-2d?' #t)”，鍵盤回車鍵。命令輸入要英文狀態(tài)，括號(hào)也要輸入，還有一點(diǎn)就是不能復(fù)制黏貼輸入，只能手動(dòng)敲鍵盤輸入才有效，本人親測(cè)過了，F(xiàn)luent版本是15.0。

大渦模擬（LES） 大渦模擬（LES）基本思想是對(duì)NS方程進(jìn)行某種過濾，大渦結(jié)構(gòu)受流場影響較大，小渦則可視為各向同性，因此通過濾波處理將小渦從流暢過濾，只計(jì)算大渦，而小渦則使用統(tǒng)一的次網(wǎng)格尺度模型進(jìn)行模擬，過濾尺度一般為網(wǎng)格尺度。

對(duì)于部分載荷工況下的數(shù)值模擬結(jié)果顯示，兩條測(cè)量線上徑向和軸向速度分布遵循實(shí)驗(yàn)結(jié)果的趨勢(shì)。在部分載荷工況下，由于旋轉(zhuǎn)渦帶的出現(xiàn)，軸向速度在尾水管中心呈現(xiàn)低速區(qū)域。實(shí)驗(yàn)結(jié)果還表明，靠近轉(zhuǎn)輪的旋轉(zhuǎn)渦帶是軸對(duì)稱的。與實(shí)驗(yàn)值相比，模擬的軸向速度偏低。

但根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，當(dāng)前工況下，螺旋槳已產(chǎn)生非常明顯的梢渦空泡，預(yù)報(bào)結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果差別較明顯。 這說明環(huán)形加密區(qū)的網(wǎng)格尺寸雖可以有效模擬出螺旋槳的梢渦流動(dòng)，但卻無法實(shí)現(xiàn)梢渦空泡流動(dòng)的模擬。因此，需對(duì)螺旋槳梢渦處的網(wǎng)格進(jìn)行再次加密。 網(wǎng)格二次加密 為盡量避免網(wǎng)格浪費(fèi)，應(yīng)選擇盡可能貼合梢渦形狀的幾何形狀進(jìn)行網(wǎng)格加密。

在此基礎(chǔ)上，學(xué)習(xí)者將介紹渦粘性假說及其如何導(dǎo)致常用湍流模型。以下模型將詳細(xì)介紹：Spalart–Allmaras模型（單方程模型）標(biāo)準(zhǔn)k–ε模型標(biāo)準(zhǔn)k–ω模型SST k–ω模型每個(gè)模型都從其控制方程、基本假設(shè)、近壁處理、強(qiáng)度及已知局限角度進(jìn)行討論。特別關(guān)注這些模型在分離流和循環(huán)流中的表現(xiàn)，這在實(shí)際工程應(yīng)用中很常見。為鞏固概念，課程將倒退步驟作為典型基準(zhǔn)問題。

許多土木工程領(lǐng)域的學(xué)者首先指出，這應(yīng)該是比較常見的大跨度橋梁的渦激振動(dòng)，對(duì)橋梁的破壞并不劇烈。然而，許多自媒體引用了1940年塔科馬大橋的倒塌事件來說明渦激振動(dòng)的嚴(yán)重性和破壞性。簡單搜索一下"渦激振動(dòng)"、"卡門渦街"和"塔科馬大橋"，就會(huì)發(fā)現(xiàn)"卡門渦旋誘發(fā)了結(jié)構(gòu)失穩(wěn)，顫振是塔科馬大橋倒塌的原因"這一描述。當(dāng)流體在障礙物周圍流動(dòng)時(shí)，會(huì)發(fā)生周期性的渦脫落，這就產(chǎn)生了所謂的渦街。

近年來，以離散大渦模擬（DES）和大渦模擬（LES）的仿真方法在低雷諾數(shù)渦輪葉片、高壓比單級(jí)壓氣機(jī)流場分析和端區(qū)復(fù)雜流動(dòng)分析和損失控制中也得到了應(yīng)用，解決小尺寸葉輪機(jī)流場測(cè)量困難的問題，在一定程度上可以替代葉柵試驗(yàn)，優(yōu)化葉輪機(jī)設(shè)計(jì)，提高葉輪機(jī)全包線性能。

對(duì)于遵循相同飛行路徑或近距離飛行的其他飛機(jī)來說，與尾渦相關(guān)的湍流可能是一個(gè)主要的安全問題。在較小的飛機(jī)靠近較重的飛機(jī)的路徑的情況下尤其如此，因?yàn)闄C(jī)翼產(chǎn)生的升力更大，產(chǎn)生的渦流強(qiáng)度更大。

由于水輪機(jī)體型大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、具有許多運(yùn)動(dòng)部件及葉片，內(nèi)部產(chǎn)生的流場十分復(fù)雜，因此目前通常使用計(jì)算流體力學(xué)CFD仿真的方法來研究水輪機(jī)的內(nèi)部流情況。 本案例使用CFD仿真軟件，在Francis-99水輪機(jī)尾水管內(nèi)以數(shù)值方式重建旋轉(zhuǎn)渦帶，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證。

圖15 動(dòng)渦盤損耗位置4 結(jié)論 （1）溫度載荷對(duì)動(dòng)渦旋盤渦旋齒的變形及應(yīng)力影響較大，其規(guī)律是沿齒中心向渦盤兩邊遞減，且對(duì)渦旋齒軸向變形影響較大。 （2）由于中心排氣腔壓力最大，在渦旋齒根部與底盤相連接的部分其應(yīng)力就越明顯。應(yīng)力數(shù)據(jù)可作為結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)參考，可結(jié)合材料與齒厚、齒高作為優(yōu)化部分。