用于嵌入式 DG 可压缩流模拟的稳定、熵-压力兼容亚声速黎曼边界条件
流体动力学
2023-02-01 v1 计算物理
摘要
降低转捩可压缩边界层流模拟成本的一种途径是采用近体缩减域，其边界条件被强制与计算更廉价的 3D RANS 模拟兼容。在此类方法中，通常希望施加一致的压力分布，而使用标准黎曼入流边界条件时一般无法实现。我们重访许多基于 DG 的高保真格式所采用的黎曼问题。通过对一维线性化欧拉方程的分析表明，维持与 RANS 模拟的熵兼容对稳定解十分重要。出流处黎曼不变量的保持留下一个可在入流处施加的条件。因此熵-压力强制是施加已知压力分布的唯一稳定边界条件。我们进一步证明，所有熵兼容入流黎曼边界条件都是稳定的，只要同时也遵守不变兼容的黎曼出流边界条件。尽管熵-压力兼容黎曼入流边界条件在一维分析中是稳定的，二维测试凸显了无粘问题的发散性，以及粘模拟中驻点附近速度场的中性稳定抖动。基于非均匀基流假设的二维分析阐明了该稳定性问题（不适定性），并促使在该流动区域采用混合入流边界条件。作为验证，我们将所提边界条件应用于 CRM-NLF 模型前缘法向翼剖面的缩减域，该域取自马赫数 0.86、雷诺数 850 万的全 3D RANS 模拟。结果表明熵-压力兼容黎曼入流边界条件在压力分布上取得了良好一致。
引用
@article{arxiv.2205.14257,
title = {Stable, entropy-pressure compatible subsonic Riemann boundary condition for embedded DG compressible flow simulations},
author = {Ganlin Lyu and Chao Chen and Xi Du and Spencer J. Sherwin},
journal= {arXiv preprint arXiv:2205.14257},
year = {2023}
}