改进的准k_v_2_LES模型：汽车外流场高效模拟

本文主要探讨了"基于准k_v_2_LES模型的汽车外流场数值模拟"这一主题，该研究发表在2012年7月的《机械工程学报》上。作者汪怡平、谷正气、邓亚东和苏楚奇分别来自武汉理工大学汽车工程学院和湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室，他们关注的是汽车外部流场的计算分析。 研究采用了RANS/LES（雷诺平均Navier-Stokes/大涡模拟）混合模式，这种模式结合了RANS方法的平均流处理和LES（大规模-eddy模拟）对湍流流动的直接模拟。其中，选取了基于三方程的2-ε湍流模型作为RANS部分，这是因为在处理复杂流动时，如汽车外流场，传统的二方程模型可能难以满足精确性需求。 然而，研究者注意到2-ε模型中正应力项(2v)输送方程和用于构建松弛函数f22的椭圆方程在数值计算过程中可能导致不稳定问题。为了改进这一点，作者利用Boussinesq假设和量纲分析，对微分形式的2v方程进行了简化，将其转化为代数形式，从而提高了模型的稳定性。同时，他们还重新定义了湍动粘度方程，形成了新的准2-ε/LES混合模型。 新模型的核心是将代数形式的2v方程和新的湍动粘度方程整合到商业软件Fluent中，利用其内置的Realizable-kε/LES模型的k和ε方程。通过这种方式，研究者能够在保持计算效率的同时，提升对车身表面气流分离和尾部流场的模拟精度。 研究者通过对比分析发现，与传统RANS/LES混合模型以及其他大涡模拟方法（如风洞试验）相比，基于准2-ε/LES的新模型在相同的计算条件下，能够更准确且高效地捕捉到汽车外部流场的关键特征，这对于优化汽车设计、降低风阻和噪声等方面具有重要意义。因此，这项工作对于汽车工程领域的数值模拟技术发展具有积极的推动作用，并为未来汽车空气动力学性能的预测和优化提供了新的理论支持。