具有气表面相互作用的高超声速流动浸没边界方法评估
流体动力学
2023-09-19 v1 计算物理
摘要
本文评估了结合自适应网格加密（AMR）技术的浸没边界（IB）方法在大气再入应用中的表现，包括化学非平衡（CNE）与气表面相互作用（GSI）效应。我们将一种守恒切割单元与两种非守恒幽灵单元 IB 方法的性能与解析解、文献数据以及基于贴体网格的参考求解器所得结果进行比较。所有求解器使用相同的外部热化学库，因此观察到的所有差异均可归因于底层数值方法。本文报告了八个基准算例的结果。其中四个算例用于验证化学、输运性质、催化边界条件以及激波捕捉的实现；四个验证算例考虑具有绝热/等温与惰性/催化/烧蚀边界条件的钝体几何。总体而言，IB 求解器所得结果与参考数据非常吻合。对于壁面处温度或浓度梯度较大的算例，幽灵单元方法出现偏差，归因于质量守恒误差。只有严格守恒的切割单元 IB 方法可与贴体网格方法相媲美。
引用
@article{arxiv.2309.09657,
title = {Assessment of Immersed Boundary Methods for Hypersonic Flows with Gas-Surface Interactions},
author = {Ata Onur Başkaya and Michele Capriati and Alessandro Turchi and Thierry Magin and Stefan Hickel},
journal= {arXiv preprint arXiv:2309.09657},
year = {2023}
}