使用完全非结构化网格上的不可分割 Galerkin 方法模拟非混合超声速燃烧
流体动力学
2025-08-13 v2 计算物理
摘要
在本研究中，考察了使用结构保持的不可分割 Galerkin(DG)公式进行的三维反应氢气喷流在超声速横向流中的模拟。氢气喷流的动量通量比为5，注入到高热力学温度横向流中。研究了网格单元尺寸和多项式阶数的敏感性，以确定模拟高速空气动力学喷推进车辆时准确且计算效率较高的方法。结果表明，DG(p=2)解在流动的平滑区域中理论上具有三阶精度，与现有实验结果表现出合理的一致性。喷流后方的分离冲击被发现严重依赖于网格，对于准确模拟超声速横向流中的反应喷流至关重要。确定需要最高分辨率的单元和多项式阶数才能捕捉到上游分离冲击，从而决定火焰稳定点。混合和燃烧模式也使用火焰指数确定，结果表明该流动严重倾向于非混合扩散模式，这与之前使用传统有限体积方法和亚网格尺度建模方法进行的此类案例模拟结果一致。除了此分析之外，鉴于计算真实高速化学反应流动时普遍使用结构化六面体网格，本工作的新颖之处在于演示了在完全非结构化四面体网格上对此类流动进行准确模拟。这凸显了这些方法处理复杂几何和复杂物理的潜力。
引用
@article{arxiv.2508.04930,
title = {Simulation of Non-Premixed, Supersonic Combustion using the Discontinuous Galerkin Method on Fully Unstructured Grids},
author = {Cal J. Rising and Eric J. Ching and Ryan F. Johnson},
journal= {arXiv preprint arXiv:2508.04930},
year = {2025}
}