高超声速内外流耦合数值模拟技术研究及应用

摘要

高超声速飞行时强激波和粘性效应严重,并产生很大阻力以及气动加热,为保证高超声速飞行器获得良好的气动和推进性能,通常采用机体/推进系统的高度一体化设计.针对机体/推进一体化飞行器,一方面,由于这类飞行器产生的净推力较小,因此需要精确预测推进流道产生的推力以及机体部分产生的阻力;另一方面,内外流高度耦合产生了例如激波边界层相互干扰、燃烧化学反应、喷流等复杂流动现象,模拟这类复杂流动现象需要发展合适的物理化学模型.提出了一种杂交低耗散自适应重构格式(LAM)用以控制数值方法的耗散,典型算例研究表明,发展的方法不仅对非定常性和小尺度结构具有较高的分辨率,同时对激波和大梯度区也有较好的捕捉能力;结合LAM方法的使用发展了IDDES湍流数值模拟方法,并针对进气道激波震荡类复杂内外流耦合流动进行了数值模拟.