Nektar++ 中复杂几何上跨声速边界层自然转捩分析的开源框架

我们引入一个开源且统一的框架，用于跨声速条件及可能存在表面不规则的复杂几何上的层流边界层自然转捩分析。该框架集成了不同的计算工具，从而克服了在使用 $e^N$ 方法进行转捩分析时两个通常颇为迥异的独立过程所带来的困难。为生成具有期望压力分布的基流，需建立并实施适当的压力兼容入流边界条件。我们首先推导用于边界条件的一维数值稳定性分析系统，并构造三类压力兼容入流。我们证明熵-压力兼容入流是稳定的，而其他选择则不然。与稳态基流计算相比，可压缩流中扰动场的非定常模拟因复杂的波反射更具挑战性，其易污染结果。因此我们引入波去污染的两大来源及获取干净信号的相应方法。框架内工作流通过计算 Mach $0.8$ 下二维平板边界层流中的扰动发展得以验证。生成了洁净平板及带前向台阶平板上的 $N$ 因子，并与参考结果吻合良好。遵循已验证工作流，我们进而分析了 CRM-NLF 模型翼型截面上的扰动增长。生成并研究了二维模拟下的 N 因子。