国防科技大学学

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1、国防科技大学学报第23卷第4期JOURNALOFNATIONALUNIVERSITYOFDEFENSETECHNOLOGYVoI.23No.42001文章编号：1001-2486（2001）04-0013-03!三维高超音速干扰流场数值模拟与实验验证李桦，王承尧，易仕和，程忠宇（国防科技大学航天与材料工程学院，湖南长沙410073）摘要：采用Osher-Chakraverthy的TVD格式、BaIdwin-Lomax湍流模型和LU-SSOR隐式方法求解了完全NS方程，数值模拟了三维高超音速绕流与横向喷流干扰流场。并在高超音速炮风洞中开展了喷流实验研究，对该喷流流场的数值计算结果

2、进行实验验证。关键词：三维高超音速干扰流场；数值模拟；实验验证中图分类号：V211.4文献标识码：ANumericalSimulationandValidationof3DHypersonicJetInteractionFlowfieldLIHua，WANGCheng-yao，YIShi-he，CHENGZhong-yu（CoIIegeofAerospaceandMateriaIEngineering，NationaIUniv.ofDefenseTechnoIogy，Changsha410073，China）Abstract：AnumericaImethodhasbeendev

3、eIopedtosoIvethethreedimensionaINavier-StokeseguationsandthenumericaIpro-cedureusesOsher-Chakraverthy’sTVDschemefortheinviscidfIuxandcentraIdifferenceschemefortheviscousfIux.LU-SSORmethodisusedtosoIvetheresuItingsystemsofdiscretizedeguationsandtheBaIdwin-LomaxturbuIentmodeIisused.NumericaIso

4、IutionsofthreedimensionaIhypersonicjetinteractionfIowfieIdwithangIeofattackof5isobtainedandexperimentaIIyvaIidatedthisnumericaIre-suItatKD-01gunwindtunneI.ByvaIidating，someprobIemsofnumericaIsimuIationarestudied.Keywords：3DhypersonicjetinteractionfIowfieId；numericaIsimuIation；vaIidation三维高超音

5、速喷流干扰流场十分复杂，在流场中包含着激波干扰、分离、旋涡等一系列复杂的流动现象。随着计算机水平的提高和计算流体力学（CFD）的发展，数值模拟在喷流流场研究中发挥着越来越大的作用。为了更好地推广和应用数值计算结果，对其进行实验验证具有十分重要的意义。1数值方法1.1控制方程与差分格式本文采用的控制方程为完全NS方程。为讨论问题方便，先研究一维NS方程"0+"E="El（1）"""其中0=（，，）T，E、El分别为无粘通量和粘性通量。由数值离散，得上述方程离散形式：UeA+-A-A-A+IIII+1++1I+1--1I+1=1(H+1-H-1)+Rl（2）(+)0!0+1!0-1

6、!22!!lII11式中R中粘性余量，采用中心差分格式计算。H+1和H-1分别为(+2)和(-2)界面上的无粘22数值通量。对应于修正后的Osher-Chakraverthy的二阶TVD格式，其数值通量的表达式如下［1］：RP110111#R-1H+1=[E(0+2)+E(-2)-#R+(+2)+1]（3）22221+1-R1+1-式中，0+1=0+#R(·$+1+·$-1)，01=0+#R(·$-1+·$+1)。24242+24242将上述数值方法推广到三维流场，详细的计算公式请见文献［2］。!收稿日期：2000-11-01基金项目：湖南省自然科学基金资助项目（99JJY20

7、05）作者简介：李桦（1962-），男，副教授，博士。14国防科技大学学报2001年第4期!"#湍流模型在计算中采用了Baldwin-lomax湍流模型。Baldwin-lomax模型是一个代数模型，它结构简单，编程容易，而且它不用事先知道当地的边界层厚度，而只须确定流场内的每一点涡度，并以此来度量湍流的脉动大小，因而该模型比较广泛地用于喷流干扰流场的计算。在Baldwin-lomax代数模型中，湍流粘性系数分内外两层给出［3］：l2S!SplWRec（4）l={KCpcFuF（s）Re