跨音速飞机流动及初始 buffet 开始预测的大涡流模拟研究

本文利用大涡流模拟（LES）范式，采用基于物理的湍流建模方法，包括动态次网格模型和平衡壁面模型，来考察NASA跨音速通用研究模型（CRM）上的流动，该流动配置是数个AIAA Drag PredictionWorkshops（DPWs）的焦点。当前工作探讨了层流到湍流转换、风洞安装系统、网格分辨率以及网格拓扑的敏感性，并就大涡流模拟的跨音速飞机流动提出了当前最佳实践。发现通过包含圆柱三角排阵的流动转换到湍流、包括模拟中的贴壁安装系统，以及利用劈裂边界层网格都有助于提高LES解的质量。观察到LES计算中的网格收敛性为非单调，且对网格拓扑高度敏感，劈裂网格相对于其六方体紧密堆积（HCP）数据格而言能够纠正这一问题。详细报告了边界层剖面——既在机翼前缘，也在激波诱导的分离泡内——的细节，报告了层厚度和积分量，为来自复杂飞机流动的湍流模型师提供了通常不可得的边界层特征信息。最后，对LES的初始 buffet 预测能力在较简单的NACA 0012流动背景下进行了评估，计算预测显示与可用实验数据相当，包括 buffet 开始的攻角和持续 buffet 相关的激波振荡频率。