(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202211186621.4 (22)申请日 2022.09.28 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 115293070 A (43)申请公布日 2022.11.04 (73)专利权人 中国人民解 放军国防科技大 学 地址 410073 湖南省长 沙市开福区德雅路 109号 (72)发明人 王圣业　符翔　陈彦君　刘伟　 (74)专利代理 机构 长沙国科天河知识产权代理 有限公司 432 25 专利代理师 李杨 (51)Int.Cl. G06F 30/28(2020.01) G06F 17/10(2006.01) G06F 111/10(2020.01) G06F 113/08(2020.01) G06F 119/14(2020.01)(56)对比文件 CN 108280259 A,2018.07.13 CN 109190283 A,2019.01.1 1 CN 108304600 A,2018.07.20 WO 2007149066 A1,2007.12.27 EP 3363733 A1,2018.08.2 2 王光学等.基 于转捩模型及声比拟方法的高 精度圆柱分离涡/涡致噪声 模拟. 《物理学报》 .2018,(第19期), 王丹等.基 于转捩/尺度适应模型与FW- H声 学方程的气动噪声数值模拟研究. 《计算力学 学 报》 .2013,(第0 5期), 邹歆等.湍流建模 对透平流热耦合模拟影响 研究. 《工程热物理学报》 .2013,(第08 期), 符松等.基 于雷诺平均方法的高超 音速边界 层转捩模拟. 《中国科 学(G辑:物理学 力学 天文 学)》 .2009,(第04期), 审查员 张敏 (54)发明名称 基于一般时间根方尺度的四方程转捩模型 的数值方法 (57)摘要 本申请涉及一种基于一般时间根方尺度的 四方程转捩模型的数值方法。 所述方法包括： 基 于现有的转捩模 型的比耗散率尺度方程， 根据推 导得到的时间根方尺度和比耗散率尺度的关系 式， 结合得到湍流时间尺度方程； 将时间根方尺 度方程和预知的湍动能方程、 间歇因子方程和临 界转捩雷诺数方程耦合， 得到转捩模型， 将预知 雷诺平均方程组与转捩模型耦合， 得到耦合方程 组。 在进行飞行器流场数值模拟时， 根据待模拟 的飞行器流场的网格数据对耦合方程组进行数 值求解， 得到飞行器转捩流场的数值模拟结果。 本发明提出的转捩模型中， 能够在采用高精度离 散或复杂结构/非结构网格时实现数值稳定 。 权利要求书4页 说明书19页 附图3页 CN 115293070 B 2022.12.23 CN 115293070 B 1.一种基于一般时间根方尺度的四方程转捩模型的数值方法， 其特征在于， 所述方法 包括： 获取湍流基于 k‑ω‑γ‑Reθ转捩模型的ω尺度方程； ω表示比耗散率尺度； 获取预先推导的 一般时间根方尺度和 ω尺度的关系式， 根据所述关系式和所述 ω 尺度方程得到湍流的 尺度方程； 其中， 所述关系式为 ω尺度与时间 之比乘以调节系 数n， 表示含能时间尺度， 表示 次根方， 为 正整数； 所述湍流的 尺度方程 为： 其中， 为时间平均密度， 为比耗散率尺度， 为时间， 做下标为坐标索引，  =1, 2,3…n， n是 的总数， 为Favre平均速度三 分量， 为三方向坐标分量， 为比耗散率 尺度方程生成项系数， 为湍流生成， 为比耗散率尺度方程耗散项系数， 为动力学黏 性系数， 为扩散项系数， 为涡黏系数， 为湍动能， n为 时间根方尺度和 ω尺度的 调节系数， ， 表示 一般时间根方尺度， 为一般时间根方尺度方程交叉导数 项系数； 将所述 尺度方程和预知的湍动能 k方程、 间歇因子 γ方程和临界转捩雷诺数 方程进行耦合， 得到基于一般时间根方尺度的四方程 转捩模型； 将预知的雷诺平均N avier‑Stokes方程组与所述基于一般时间根方尺度的四方程转捩 模型耦合， 得到耦合方程组； 构建待模拟的飞行器流场的网格数据， 根据 所述网格数据对所述耦合方程组进行数值 求解， 得到飞行器转捩流场的数值模拟结果。 2.根据权利要 求1所述的方法， 其特征在于， 获取湍流基于 k‑ω‑γ‑Reθ模型的ω尺度方 程， 包括： 获取湍流基于 k‑ω‑γ‑Reθ模型的ω尺度方程 为： 其中， 为时间平均密度， 为比耗散率尺度， 为时间， 做下标为坐标索引，  =1, 2,3…n， n是 的总数， 为Favre平均速度三分量， 为三方向坐标分量， 为比耗散率 尺度方程生成项系数， 为运动涡黏系数， 为湍流生成， 为比耗散率尺度方程耗散权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 115293070 B 2项系数， 为动力学黏性系数， 为扩散项系数， 为涡黏系数， 为第一过渡函数， 为比耗散率尺度方程交叉导数项系数， 为湍动能。 3.根据权利要求2所述 的方法， 其特征在于， 所述预先推导 的 一般时间根方尺度和 ω尺度的关系式为： 其中，n为 时间根方尺度和 ω尺度的调节系数。 4.根据权利要求3所述的方法， 其特 征在于， 所述预知的湍动能 k方程为： 其 中 ， 为 湍 动能 k方 程 中 的 生 成 项 ， 为 湍 动能 k方 程 中 的 耗 散 项 ， 为湍动能 k方程中的扩散项， 为湍动能 k方程扩散项系数。 5.根据权利要求 4所述的方法， 其特 征在于， 所述预知的间歇因子 γ方程为： 其中， 为间歇因子， 为间歇因子 γ方程中的生成项， 为间歇因子 γ方程中的耗 散项， 为间歇因子 γ方程中的扩散项， 为间歇因子 γ方程扩散项 系数。 6.根据权利要求5所述的方法， 其特 征在于， 所述预知的临界转捩雷诺数 方程为： 其中 ， 为临界转捩雷诺数 方程生成项， 为临界转捩雷诺数，权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 115293070 B 3