高焓风洞一体化数值模拟及其对气动特性影响

摘要

基于高焓风洞喷管/试验段/试验模型一体化数值模拟的思路,通过数值求解三维热化学非平衡Navier-Stokes方程,开展了JF-10高焓激波风洞典型运行状态下流场的数值模拟,分析了喷管出口及试验段流场的非均匀性,研究了不同模型位置和攻角等试验条件下,不同数值模拟方法对试验模型气动力/热特性的影响规律.研究表明:1)由于喷管的扩张效应,喷管出口及试验段流场存在一定的非均匀性,在一些情况下,试验模型的流场特性可能会受到影响;2)与传统的将喷管和试验段模型流场解耦的数值模拟方法相比,采用一体化数值模拟考虑了喷管出口气体的扩张特性,可以提高高焓风洞流场数值模拟精度;3)解耦方法与一体化计算方法的差别大小受模型位置、攻角等多种因素影响,试验模型距喷管出口距离和模型攻角越大,解耦方法造成的误差越明显.基于一体化数值模拟的思想,数值计算可以更加深入地理解高焓风洞模拟特点,为风洞试验设计和试验测量数据对比分析奠定基础.