HLLE++格式在高马赫数空腔流动模拟中的应用

来源：计算力学学报杂志2022年第6期北京时间：

作者：张培红,罗磊,贾洪印,赵炜,张耀冰,吴晓军

单位：中国空气动力研究与发展中心 计算空气动力研究所, 绵阳 621000,中国空气动力研究与发展中心 计算空气动力研究所, 绵阳 621000,中国空气动力研究与发展中心 计算空气动力研究所, 绵阳 621000,中国空气动力研究与发展中心 计算空气动力研究所, 绵阳 621000,中国空气动力研究与发展中心 计算空气动力研究所, 绵阳 621000,中国空气动力研究与发展中心 计算空气动力研究所, 绵阳 621000

摘要：空腔流动存在剪切层运动、涡脱落与破裂,以及激波与激波、激波与剪切层、激波与膨胀波和激波/涡/剪切层相互干扰等现象,流动非常复杂,特别是高马赫数(M>2)时,剪切层和激波更强,激波与激波干扰更严重,对数值格式的要求更高,既需要格式耗散小,对分离涡等有很高的模拟精度,又需要格式在激波附近具有较大的耗散,可以很好地捕捉激波,防止非物理解的出现。Roe和HLLC等近似Riemann解格式在高马赫数强激波处可能会出现红玉现象,而HLLE++格式大大改善了这种缺陷,在捕捉高超声速激波时避免了红玉现象的发生,同时还保持在光滑区域的低数值耗散特性。本文在结构网格下HLLE++格式的基础上,通过改进激波探测的求解,建立了基于非结构混合网格的HLLE++计算方法,通过无粘斜坡算例,验证了HLLE++格式模拟高马赫数流动的能力,并应用于高马赫数空腔流动的数值模拟,开展了网格和湍流模型影响研究,验证了方法模拟高马赫数空腔流动的可靠性和有效性。

关键词：非结构混合网格,空腔流动,HLLE++格式,数值模拟,

基金资助：国家重点研发计划重点专项(17H86303ZT001018);国家数值风洞工程(NNW)资助项目.