气动热数值模拟中的网格相关性及收敛

《气动热数值模拟中的网格相关性及收敛》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、第31卷2010年第3期3月航空学报ACTAAERONAUTICAETASTRONAUTICASINICAV01．31NO．3Mar．2010文章编号：1000—6893(2010)03—0493—07气动热数值模拟中的网格相关性及收敛潘沙1，冯定华1，丁国吴1，田正雨1，杨越明2，李桦1(1．国防科学技术大学航天与材料工程学院．湖南长沙410073)(2．空军航空大学航空理论系，吉林长春130022)GridDependencyandConvergenceofHypersonicAerothermalSimulationPan

2、Shal，FengDinghual，DingGuoha01，TianZhengyul，YangYuemin92，LiHual(1．CollegeofAerospaceandMaterialEngineering，NationalUniversityofDefenseTechnology，Changsha410073，China)(2．DepartmentofAeronauticTheory，AviationUniversityofAirForce，Changchun130022，China)摘要：针对气动热数值模拟中的网格相关性

3、和收敛问题，采用计算流体力学(CFD)计算方法，以典型的钝头为算例，进行了数值模拟研究。研究结果表明：网格是气动热数值模拟中的关键因素，壁面附近法向网格间距最为敏感，热流结果随网格间距不同会出现数倍乃至数量级的差异，在得出正确的壁面压力结果的网格上不能保证得到正确的热流结果。分析认为壁面附近客观存在的巨大温度梯度是网格要求敏感的原因。计算表明：气动热计算的收敛过程比压力和流场收敛慢得多；在压力和流场完全收敛时，热流与最终的迭代收敛值偏差达20％以上；以方程残值的下降量级和压力收敛作为热流收敛的判别标准是不合适的。在气动热计算中，

4、应直接观察热流数据的收敛，确保得到真正的收敛解。关键词：计算流体力学；气动热；数值模拟；网格；收敛；高超声速中图分类号：V211．3文献标识码：AAbstract：Hypersonicaerothermalsimulationisconductedin3bluntflow，anditsgriddependencyanditerationconvergenceareinvestigatedbymeansofacomputationalfluiddynamic(CFD)method．Thegrideffectiscru—cialtO

5、aerothermalsimulation．ThestudydemonstratesthatheattransferpredictionisverysensitivetOgridspacinginthenormaldirectionnearthewall．Thevalueofheattransferexhibitsdramaticdifferencesofseveraltimes，orevenanorderofmagnitudedependingongridspacing．Itisshownthatacomputationalm

6、eshwhichresultsinaccuratesurface—pressuredoesnotguaranteeaccurateheattransfervalues．Theauthorsholdtheviewthatthegreattemperaturegradientnearthewallresultsingridsensitivityforheattransfersimulation．Aero—heatingcomputationisconvergedsignificantlyslowerthantheconvergenc

7、eofpressureandflowfield．Thedifferenceofthevalueofheattransferwiththelastconvergencevalueisashighas20％whenthepressureandflowfieldisfullyconverged．Therefore，inaerothermalnumericalsimulationitisnotappropriatetOtakethefallingordersofequationresidualandpressureconvergence

8、asheattransferconvergencecriteria．InordertOgettheconvergencesolutionitisnecessarytOmonitortheconvergenceofheattransferdatadirectly．