高马赫数下激波湍流边界层干扰数值研究.pdf

《高马赫数下激波湍流边界层干扰数值研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第41卷第5期航空计算技术V01．41No．52011年9月AeronauticalComputing’rechniqueSep2011高马赫数下激波湍流边界层干扰数值研究闫文辉1，吴小虹2，徐晶磊3，高歌3(1．中国航空研究院，北京100012；2．中航工业黎明航空发动机集团公司技术中心设计所，辽宁沈阳110043；3．北京航空航天大学航空发动机气动热力国防重点实验室，北京100091)摘要：应用GAO—YONG可压缩湍流方程组数值模拟了入射斜激波／平板湍流边界层相互干扰现象，计算了来流马赫数为5

2、．0，激波入射角度分别为15．876。、23．287。两种不同激波干扰强度下的流场。计算程序中的对流项、扩散项分别采用二阶ROE格式和二阶中心差分格式离散，并用多步Runge．Kutta显式时间推进法求解空间离散后的控制方程。计算较好地模拟了高马赫数下的激波／湍流边界层干扰的流场结构．位移边界层厚度。动量损失厚度等．也比较准确地预测了平板壁面压力、摩阻系敷等气动力参数的分布。关键词：教波边界层干扰；湍流；计算流体力学；GAO—YONG可压缩湍流方程组中图分类号：V211文献标识码：A文章编号：167

3、1—654X(2011)05·0056-05NumericalStudyofShock．waveTurbulentBoundaryLayerInteractionat埘曲MachNumberYANWen—huil，WUXiao—hon92，XUJing-lei3，GAOGe5(1．ChineseAeronauticalEstablishment，Beijing100012，China；2．DesignInstitudeofEechno—center，AvmtwnLimingAerospaceEngi

4、neGrouplne，Shenyang110043，China；3．SchoolofJetPropulsion，BeihangUniversity，Bering100091，China)Abstract：NumericalsimulationsofobliqueShock—waveturbulentboundary-layerinteractionOnflatplateusingGAO·YONGcompressibleturbulenceequationsarepresented．Thispaper

5、presentstwocaseswithdifferentincidentshockangles．15．8760and23．287。withthesanlcfree．streamMachnumber5．0whichinduceattachedanddetachedflows．ConvectiontermsanddiffusiontermsayeealeulatedusingROEschemeandCD(centerdifference)schemerespectively．

6、nIeRunge—Kut

7、tatimemarchingmethodisem—ployedtosolvespacediscretecontrolequations．TypicalflowfeaturesofShock—waveturbulentboundary—layerinteractionarcdescribedwellinsimulation．Meanwhile，calculationsaccuratelypredictdistributionofpressureonflatplate，skinfrictionnumbe

8、randStantonnumber．Goodagreementsbetweenthecalcula-tionsandexperimentayeobtained．Keywords：shock—waveturbulentboundary—layerinteraction；turbulentflow；computationalfluiddynam—ics；GAO．YONGcompressibleturbulentequations引言激波湍流边界层干扰一直是高速空气动力学领域研究的热点和难点之一⋯，该现象

9、的数值研究中包含了计算格式、激波间断以及湍流理论等诸多复杂机理。激波湍流边界层干扰广泛出现在高速气体动力学工程应用领域，如设计高超声速飞行器、空天飞机；指导飞行器选材、结构设计以及提供热防护措施等方面。气动热与非定常气动力的计算也直接决定着气动弹性问题、结构静／动力学的深入研究”1。本文参考前人对激波湍流边界层干扰问题的研究，满足了研究这类问题时对数值方法、计算网格以及计算收敛判断准则的要求，重点考察湍流模型对准确模拟激波湍流边界层干扰导致的气动力问题的影响。由于高马