二维激波管非定常黏性流动的网格收敛解与分析
流体动力学
2018-01-17 v1
摘要
激波管内的流动极为复杂，由于激波、接触面与管侧壁边界层的相互作用，呈现出尖锐锋面、流动分离和涡旋等动态多尺度结构。预测并理解这种复杂流体动力学具有理论与实际意义，同时对数值模拟也构成极大挑战，尤其在相对较高的雷诺数下。Daru 与 Tenaud（Daru, V. & Tenaud, C. 2001 Evaluation of TVD high resolution schemes for unsteady viscous shocked flows. Computers & Fluids 30, 89-113）提出了一个二维模型问题，作为高分辨率格式模拟方形封闭激波管内流场的数值测试算例。尽管许多研究者已用多种计算方法尝试求解该问题，但在雷诺数为 1000 时仍未获得公认的网格收敛解。本文通过使用一种新开发的高效高阶气体动理学格式，对该问题进行了严格的网格收敛性研究，并给出了所得网格收敛解。从收敛解中提取的关键数据被记录为基准数据。文中详细讨论并分析了 Re = 1000 时流动的复杂流体动力学。数值计算揭示的主要现象包括：流体通过弯曲激波的向下集中、涡旋的形成、激波分叉机制、沿底壁的射流结构，以及接触面附近的 Kelvin-Helmholtz 不稳定性。
引用
@article{arxiv.1705.09062,
title = {Grid-converged Solution and Analysis of the Unsteady Viscous Flow in a Two-dimensional Shock Tube},
author = {Guangzhao Zhou and Kun Xu and Feng Liu},
journal= {arXiv preprint arXiv:1705.09062},
year = {2018}
}