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申请/专利权人：天津大学

摘要：本发明涉及一种针对水下回转体首部边界层自然转捩的模化方法，包括下列步骤：计算水下回转体首部边界层的层流基本流，获得回转体首部边界层的切向速度分布；计算水下回转体首部边界层临界失稳位置模化所需要的参数，包括边界层外缘速度、动量厚度、艇长雷诺数、速度梯度因子；利用关于临界失稳位置的模化函数计算水下回转体边界层的临界失稳位置；通过关于临界失稳位置的模化函数，计算当地的动量厚度雷诺数临界失稳值；计算水下回转体首部边界层转捩位置模化所需要的参数，沿壁面从失稳位置向下游计算平均速度梯度因子；利用水下回转体首部边界层转捩模化函数计算转捩位置。

主权项：1.一种针对水下回转体首部边界层自然转捩的模化方法，包括下列步骤：步骤一，计算水下回转体首部边界层的层流基本流，获得回转体首部边界层的切向速度u分布；步骤二，计算水下回转体首部边界层临界失稳位置模化所需要的参数，包括边界层外缘速度、动量厚度、艇长雷诺数、速度梯度因子；步骤三，利用关于临界失稳位置的模化函数计算水下回转体边界层的临界失稳位置，方法如下：1获得关于临界失稳位置的模化函数根据已有的不同工况下的稳定性分析的结果，得到各工况下的临界失稳位置，进而得到各工况下的动量厚度雷诺数临界失稳值Reθcr，已知水下回转体艇长雷诺数ReL、速度梯度因子κ和动量厚度雷诺数临界失稳值Reθcr，利用有理式函数，通过最小二乘法对离散数据ReL·κ，Reθcr进行函数拟合，建立关于临界失稳位置的模化函数；2利用关于临界失稳位置的模化函数计算水下回转体边界层的临界失稳位置沿壁面从前缘点向下游计算，确定每一壁面位置处的动量厚度雷诺数Reθ和该处的动量厚度雷诺数临界失稳值Reθcr，利用步骤二中获得的每一壁面位置处的边界层外缘速度Ue和动量厚度θ，计算当地动量厚度雷诺数Reθ；利用步骤二中获得的艇长雷诺数ReL和速度梯度因子κ，通过关于临界失稳位置的模化函数，计算当地的动量厚度雷诺数临界失稳值Reθcr；从回转体前缘向下游寻找，直到在某一流向位置处，当地动量厚度雷诺数Reθ和该处的动量厚度雷诺数临界失稳值Reθcr相等，此处即为失稳位置，对应的壁面弧长坐标值记为scr；步骤四，计算水下回转体首部边界层转捩位置模化所需要的参数，根据式3，沿壁面从失稳位置向下游计算平均速度梯度因子步骤五，利用水下回转体首部边界层转捩模化函数计算转捩位置；1获得水下回转体首部边界层转捩模化函数根据eN方法，计算已有的不同工况下的转捩位置，获得动量厚度雷诺数临界转捩值Reθtr，进而获得动量厚度雷诺数差值ΔReθ＝Reθtr-Reθcr，已知水下回转体艇长雷诺数ReL、平均速度梯度因子和动量厚度雷诺数差值ΔReθ，利用有理式函数，通过最小二乘法对离散数据进行函数拟合，建立水下回转体首部边界层转捩模化函数；2利用水下回转体首部边界层转捩模化函数计算转捩位置利用步骤二中获得的艇长雷诺数ReL和步骤四中获得的平均速度梯度因子从失稳位置沿壁面向下游计算，计算各处的动量厚度雷诺数临界转捩值Reθtr；从失稳位置向下游寻找，直到在某一流向位置处，当地动量厚度雷诺数Reθ和该处的动量厚度雷诺数临界转捩值Reθtr相等，此处即是转捩位置，对应的壁面弧长坐标值记为str。

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