平板壁面湍流脉动压力及其波数-频率谱的大涡模拟计算分析研究

壁面湍流脉动压力是重要的流噪声声源，对壁面湍流脉动压力及其波数-频率谱进行数值计算是流声耦合领域的重要课题，开展相应的研究十分必要。文章采用大涡模拟方法（LES）结合动态亚格子涡模型（DSL）与千万量级的精细网格，对平板壁面湍流脉动压力及其波数-频率谱进行了数值计算，并与试验结果进行了对比分析，验证了数值计算方法的可靠性。首先，介绍了大涡模拟的物理内涵与基本方程，给出了所采用亚格子涡模型的表达式。其次，描述了Abraham试验中矩形试验段的几何特征，给出了网格的剖分形式，并给出了相应的离散求解数值方法以及边界条件的设置。再次，探讨了湍流脉动压力变化规律及其相似律，基于Fourier变换计算得到了湍流脉动压力波数-频率谱，并详细讨论了壁面湍流脉动压力及其波数-频率谱计算值与试验值之间的差异，进行了定量与定性的验证分析，结果表明，计算结果与试验结果吻合良好，计算方法合理可靠，为今后复杂几何模型壁面湍流脉动压力及其波数-频率谱的计算研究工作奠定了基础。最后，基于试验和计算结果，比较分析了常用波数-频率谱理论模型，为波数-频率谱的工程应用提供了参考。

Computation of turbulent wall pressure fluctuation and its wavenumber-frequency spectrum using large eddy simulation