一种用于高超声速湍流模拟的高阶激波捕捉中心差分格式评估
流体动力学
2021-03-31 v1 计算物理
摘要
高速湍流在大多数航天相关应用（包括探测、旅游与国防领域）中都会遇到，并在近几十年成为日益受关注的课题。对此类流动进行高保真模拟的一大挑战在于对所用数值格式的严苛要求。这些格式必须足够鲁棒以处理强非定常间断，同时在光滑流动区域确保较低的内禀耗散。此外，在欠解析构型中，时空活跃尺度的宽广范围导致数值稳定化与最小可解流动尺度精确表征的并存需求。本文提出一种基于Jameson人工粘性方法的有穷差分高阶激波捕捉技术。所得格式在远离间断处具有九阶精度，并依赖在大梯度附近添加人工耗散。激波探测器经轻微修正以增强其选择性并避免激波捕捉项的虚假激活。我们分析了一系列从一维到三维的测试用例（即激波管、Shu-Osher问题、等熵涡平流、欠膨胀射流、可压缩Taylor-Green涡、超音速与高超声速湍流边界层），以检验所提数值策略处理从量热完全空气到多组分反应流等多种问题的能力。还考虑了欠解析网格上的结果，以检验该策略在隐式大涡模拟背景下的适用性。
引用
@article{arxiv.2103.16426,
title = {Assessment of a high-order shock-capturing central-difference scheme for hypersonic turbulent flow simulations},
author = {Luca Sciacovelli and Donatella Passiatore and Paola Cinnella and Giuseppe Pascazio},
journal= {arXiv preprint arXiv:2103.16426},
year = {2021}
}