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高超声速进气道流场数值模拟

尹凤娥  
【摘要】: 高超声速进气道是超燃冲压发动机的重要部件之一,其性能与超燃冲压发动机的工作特性息息相关,因此高超声速进气道的研究,受到了国内外学者的高度重视,由此开展了大量的实验研究和数值模拟研究。本论文从数值模拟的角度采用多重网格法,对高超声速进气道的内流场进行仿真,得到了与相关文献非常接近的结果,主要研究工作如下: 1.在二维N-S方程和三维N-S方程的数值计算中研究运用了高效率的多重网格法计算技术。数值方法基于Reynolds平均的Navier-Stokes方程,空间离散采用格心格式有限体积法,对流项使用Harten-TVD格式进行离散,湍流部分应用Menter SST两方程湍流模型,时间积分运用隐式LU-SGS方法。 2.通过二维算例,研究了多重网格法的循环迭代次数和循环方式对计算结果和计算效率的影响,给出了一种非常有效的多重网格法迭代方式; 3.把从二维算例得出的最有效的那种迭代方式用于三维算例,实现了三维N-S方程求解的多重网格法; 4.讨论了不同的循环方式、每层网格上的迭代步数和CFL数对计算效率的影响; 5.数值模拟了超声速条件下的平板湍流边界层与三维交叉激波/平板湍流边界层干扰问题。


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