航空航天CFD物理模型和计算方法的述评与挑战

发布时间：2023-02-05 16:21

　　CFD(computational fluid dynamics)在航空航天中的应用发展迅速、成效斐然,成为飞行器研制和空气动力学研究的重要手段。但另一方面,CFD在物理模型和计算方法等核心理论上的进步却显得步履蹒跚。为此,本文聚焦CFD在航空航天中的应用,从湍流模型、转捩模型、通量求解方法以及高阶格式等CFD关键问题评述其发展现状及面临的挑战。在湍流模型中,重点论述了常用的线性涡黏性模型的现状和特性,尤其是其不足,对比分析了更复杂的雷诺应力模型。在转捩模型中,主要包括低雷诺数湍流模型、间歇因子转捩模型和层流动能转捩模型等,重点介绍了各类模型的发展历程、构造方式和适用范围。在通量求解方法中,重点关注迎风通量格式,论述其在解决激波异常、overheating、全速域模拟、多维流动等问题方面的发展现状。在高阶格式中,主要关注WENO和DG等格式,论述其在计算精度、时间求解、激波捕捉、计算效率等性能方面的现状和问题。最后针对上述方向给出了简要总结和未来发展的建议等。

【文章页数】：29 页

【文章目录】：
0 引言
1 物理模型
    1.1 湍流模型
    1.2 转捩模型
        1.2.1 低雷诺数湍流模型
        1.2.2 间歇因子转捩模型
        1.2.3 层流动能转捩模型
2 计算方法
    2.1 通量求解方法研究进展
        2.1.1 激波异常问题
        2.1.2“overheating”问题
        2.1.3 全速域流动模拟问题
        2.1.4 多维流动模拟问题
    2.2 高阶格式
        2.2.1 高阶格式的应用现状
            2.2.1. 1 气动声学数值模拟中的应用
            2.2.1. 2 湍流数值模拟中的应用
            2.2.1. 3 面向工程问题的定常气动力计算
        2.2.2 高阶格式的计算精度
        2.2.3 高阶格式的时间求解方法
        2.2.4 高阶格式的激波捕捉方法
        2.2.5 高阶格式的计算代价分析
        2.2.6 软件实现
3 发展趋势及建议
    3.1 湍流模型
    3.2 转捩模型
    3.3 通量求解
    3.4 高阶格式



本文编号：3735292