斜激波极值规律的边界层影响
发布时间：2021-07-23 04:27
采用边界层理论与斜激波/膨胀波精确算法,建立一种结合Eckert参考温度法和Illingworth-Stewartson变换法优势的边界层权重算法,用于研究超声速黏性楔面边界层位移厚度对斜激波极值规律的影响。分别应用层流NavierStokes方程和湍流Navier-Stokes方程的CFD解算器对边界层新模型进行了算例精度评估。在来流马赫数为1.2～2.4和楔面角为3°～20°的范围内,压强比的相对误差小于0.1%。计入层流与湍流边界层影响的理论模型研究表明,边界层影响使得最优马赫数增加;对于层流边界层,最优马赫数增量约为0.001 5～0.003 3;对于湍流边界层,最优马赫数增量约为0.002 8～0.006 1。
【文章来源】：航空学报. 2019,40(12)北大核心EICSCD
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
超声速楔面黏性流动的激波结构
式中：为不可压层流边界层位移厚度；为不可压缩层流边界层动量厚度。求导可得θΔ，与式（7）完全一致。式（8）要求边界层外流动参数沿边界层发展方向变化不大。楔面激波模型的激波后的流场参数受边界层影响不是很大，满足IST方法的计算要求。1.3.2 湍流边界层计算方法
二维超声速楔面黏性流动的计算网格如图3所示，采用非等距四边形网格。网格拓扑包括：与壁面平行的边界层网格，与激波平行的边界层外区域网格。沿壁面方向网格尺度最小为2×10-5 m，线性增长，增长率为1.2，数据采集点处约为2×10-3 m；垂直壁面方向网格尺度最小为4×10-7 m，线性增长，增长率为1.2，数据采集点处约为7×10-4 m。网格区域大小为0.4m×1.2m，总数为177×170；加密区域为激波和壁面附近，大小为0.03m×0.02m，数目为51×49。所有黏性CFD计算中，单位雷诺数Reus=3.5×107/m；所有CFD计算中，激波强度采集位置xe≈0.085m。2.2 理论模型中膨胀波部分的优化
本文编号：3298594
【文章来源】：航空学报. 2019,40(12)北大核心EICSCD
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
超声速楔面黏性流动的激波结构
式中：为不可压层流边界层位移厚度；为不可压缩层流边界层动量厚度。求导可得θΔ，与式（7）完全一致。式（8）要求边界层外流动参数沿边界层发展方向变化不大。楔面激波模型的激波后的流场参数受边界层影响不是很大，满足IST方法的计算要求。1.3.2 湍流边界层计算方法
二维超声速楔面黏性流动的计算网格如图3所示，采用非等距四边形网格。网格拓扑包括：与壁面平行的边界层网格，与激波平行的边界层外区域网格。沿壁面方向网格尺度最小为2×10-5 m，线性增长，增长率为1.2，数据采集点处约为2×10-3 m；垂直壁面方向网格尺度最小为4×10-7 m，线性增长，增长率为1.2，数据采集点处约为7×10-4 m。网格区域大小为0.4m×1.2m，总数为177×170；加密区域为激波和壁面附近，大小为0.03m×0.02m，数目为51×49。所有黏性CFD计算中，单位雷诺数Reus=3.5×107/m；所有CFD计算中，激波强度采集位置xe≈0.085m。2.2 理论模型中膨胀波部分的优化
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