基于修正Realizable k-ε模型的高超声速气动热数值模拟

摘要

经典二阶k-ε模型处理近壁面和逆压梯度流动的能力略有不足,很少应用于气动热模拟.为探究修正后的Realizable k-ε(KE)模型在高超声速气动热模拟中的表现,采用求解雷诺平均N-S方程(RANS)的方法,模拟圆柱绕流、钝双锥和双椭球表面热流分布,方程由修正的KE湍流模型封闭.以文献数据为参照,并与使用广泛的SA、SST模型对比看出:修正后的KE模型模拟的圆柱绕流驻点热流密度更为准确,模拟双锥体膨胀流壁面热流分布接近试验结果,误差小于前两者;双椭球模拟中,KE模型模拟的激波/边界层干扰流再附点热流峰值稍低于实验值和SST模拟结果,但模拟的分离区范围最接近文献结果,总体好于其他模型模拟结果.相对而言,修正KE模型模拟壁面压强分布与文献及其他两种模型模拟结果吻合良好,模拟的壁面附近流场温度梯度分布更为准确.