高超声速气动力/热数值模拟：网格与格式影响及壁温效应

本文主要探讨了典型外形高超声速气动力与气动热的数值计算研究，发表于2014年的《西北工业大学学报》第32卷第2期。研究由刘毅、王刚和叶正寅进行，他们利用数值模拟和理论分析相结合的方法，重点关注了以下几个关键点： 1. 网格密度的影响：研究发现，尽管网格密度对气动力计算的影响相对较小，但它对热流的计算以及流动分离的模拟具有显著影响。这强调了在高超声速条件下，精细网格对于精确模拟热传递和流动动态的重要性。 2. 空间离散格式的比较：中心格式与其他三种迎风格式（AUSM+、AUSM+up和Roe格式）进行了性能评估。结果显示，所有格式都能准确计算压力分布，具备较高的激波分辨率，但AUSM+up格式在处理高超声速流场时展现出更好的鲁棒性，即在复杂条件下的稳定性更高。 3. 壁面温度效应：随着壁面温度的升高，计算得到的分离区会扩大，同时气动力和气动热的分布也会随之变化。这提示在设计过程中，必须考虑热边界层对流动行为的显著影响。 4. 流动再附后的热流增强：分离区后的流动再附合过程导致该区域的热流量显著增加，这对理解和控制高超声速飞行器的热量管理至关重要。 5. 计算技术的发展：论文背景提到，随着计算技术的快速发展，计算流体力学在高超声速飞行器设计中的应用日益广泛，气动力和气动热的模拟成为关键，但不同的计算方法在处理细节上有差异，需要针对性的选择和优化。 本文的研究成果对于优化高超声速飞行器的设计和仿真具有实际价值，强调了在处理这类复杂流场时，对网格密度、离散格式选择和边界条件的精细处理的必要性。