文档介绍：第 16 卷第 1 期航空动力学报 Vol. 16 No. 1
1 年 1 月 Journal of Aerospace power Jan 1
文章编号; 1 -8 55( 1) 1- 8- 5
数值模拟二维喷管激波/湍流
附面层干扰流动
王国庆梁德旺
( 南京航空航天大学动力工程系江苏南京 1 16)
摘要; 采用可压缩性修正两方程湍流模型数值模拟了 3 种不同波前马赫数的跨声速二维喷管内激波/ 湍流
附面层干扰流动对流场中时均参数和脉动参数的计算结果与实验值进行了比较结果表明可压缩性修正的
两方程湍流模型准确地模拟了正激波/ 湍流附面层干扰流动的时均参数和脉动参数无分离和有分离的激波/
湍流附面层干扰流动的基本规律
关键词; 可压流; 湍流; 激波边界层干扰; 数值计算
中图分类号; O357. 4 文献标识码; A
法并采用当地时间步长等加速收敛技术湍流模
1 引言
型选用可压缩性修正的 Launder/Sharma k-E 模
在激波/ 湍流附面层干扰区域由于激波的存型[9]~ 双层 k-E 模型[1 ] 标准 k-c 模型[11] 以及
在沿着流动方向流动参数变化剧烈如激波前后 Wilcox k-c 模型[11]4 个可压缩性修正两方程湍流
压力梯度很大同时引起可压流体特性的一些变模型[5]
[1] [6 7]
化 Sarkar S 发现随着湍流马赫数 Mat 的增大本文算例采用 Delery J 3 种不同波前马赫
流体参数的脉动量也逐渐增大并引起湍流结构数的激波/ 湍流附面层干扰流动实验中的几何型
及湍流动力性能的变化考虑湍流马赫数将有利面及实验结果该喷管长 9 mm 宽 1 mm 高
于处理流体可压缩性影响 Wilcox D C[ ] Zeman 1 mm 并认为宽为 6 mm 截面上的流动近似
O[3] Sarkar S[1 4] 各自提出了关于流体可压缩性为二维流动为方便起见将 3 种激波/ 湍流附面
的膨胀耗散模型或压力膨胀模型本文采用同层干扰流动现象分别称为; 未分离状态( Incipient
时含有膨胀耗散模型和压力膨胀模型的可压缩 Separation) 分离状态( Separation) 大分离状态
性修正两方程湍流模型[5]模拟 Delery J[6 7]中 3 个( Large Separation) 以未分离状态和大分离状态
状态下的喷管内激波/ 湍流附面层干扰流动喷管为例图 1 给出了其计算网格示意图
文中 3 个算例进出口均为为亚声流动以双
数值方法及算例
层 k-E 模型为例表 1 给出该算例中各流动状态下
本文采用时间相关法求解雷诺时均 N-S 方进出口条件参数值其中 3 种状态相同的来流条
程其中空间采用格心格式的有限体积法时间采件为; 总压 pt = 96 Pa 总温 Tt = 3 K 附面
用三步龙格库塔法( CFL 数为. 5) 粘性项的层厚度 6O = . 1 mm 湍流度 T = . 3 其他条
计算采用中心格式对流项采用二阶和四阶人工件如表 1 所示
粘性项( K( 4) = 1. K( ) = . 5) 的 Jameson [8] 方
收稿日期; 3 ; 修订日期; 1