跨声速计算研究

陈芳+吕梦迪

摘 要 粘性项采用Jameson中心格式，无粘项采用Van Leer格式，通过求解雷诺平均Navier-Stoke（NS）方程与零方程湍流模型的耦合，考察对流场的模拟准确度，采用对比分析的方法与实验数据进行对比，研究零方程湍流模型在跨声速中的计算特性和准确度。

关键词 NS方程 跨声速 湍流模型

中图分类号：V211.3 文献标识码：A

0 引言

以前飞行力学的研究主要运用的是具有局限性的理论分析和费用高的风洞试验，随着飞行器的几何外形和流动的复杂性在不断的提高，风洞试验就越来越不能满足实际的需要。近几年计算机给我们带来了翻天覆地的变化，计算流体力（CFD）伴随着计算机技术的快速发展，在多种相关工业及其学科的推动和影响下应用而生。CFD能够去除理论分析的局限性，填补风洞试验的不足之处，在当今的航空、航天领域占据无可替代的位置。

本文以ONERA-M6机翼为模型算例，在求解NS方程与湍流模型耦合的计算中采用分辨接触间断能力较强的Van Leer格式。求解NS方程的方法在解决流体力学方程方面被广泛应用，为了使NS方程封閉需要在湍流的理论与经验的基础上建立起来一系列模型假设，因此就出现了不同类型的湍流模型，而湍流模型对流动模拟的精度具有很大的影响。本文将NS方程与零方程湍流模型耦合的计算结果与实验数据分别进行对比分析，研究它的计算准确度和特性。

1计算方程及结果分析

从计算结果可得出模型预测到的机翼表面压力系数分布和激波的位置很大部分是一致的，与实验数据也有很好的吻合。从而验证了该计算方法的可行性和计算程序的有效性。

2结论

为了得到湍流模型的计算准确度，通过求解NS方程耦合零方程湍流模型的全湍流数值模拟与实验结得到以下结论：湍流模型对误差、升力、阻力收敛历程有一定的影响，收敛速度和计算效率明显高，湍流模型对气动力特性还有一定的影响，预测的机翼表面压力系数分布和实验吻合良好，对阻力系数有较大的影响，对升力系数的影响没有对阻力系数的影响大。

参考文献

[1] 阎超.计算流体力学的方法及应用[M].北京航空航天大学出版社，2006（06）.

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[3] 肖志祥.复杂流动Navier-Stokes方程数值模拟及湍流模型研究[D].西北工业大学博士论文，2003.endprint