章NS方程的解舉例課件

N-S方程解舉例20.1引言粘流解的第三種選擇完整的雷諾平均N-S方程數(shù)值解計(jì)算流體動力學(xué)（CFD）快速發(fā)展的技術(shù)方法研究20.2方法N-S方程連續(xù)方程動量方程20.3數(shù)值解舉例

共性采用MacCormack技術(shù)——一種時(shí)間相關(guān)解法應(yīng)用Baldwin-Lomax紊流模型，一個(gè)0方程湍流模型——湍流計(jì)算應(yīng)用數(shù)千-百萬網(wǎng)格點(diǎn)，需應(yīng)用大規(guī)模數(shù)字計(jì)算機(jī)20.3.1后向臺階繞流

繞超音速后向臺階的流動-速度矢量圖繞超音速后向臺階的流動

等溫線等溫線計(jì)算簡介：

Wortmann翼型，0攻角，馬赫數(shù)M=0.5，雷諾數(shù)Re=10000層流流線圖層流：流動上下翼面均分離湍流流線圖湍流：無分離湍流抵抗流動分離的能力更強(qiáng)20.3.3全機(jī)繞流繞X-24C高超音速試驗(yàn)機(jī)的高超音速流動采用MacCormack技術(shù)——一種時(shí)間相關(guān)解法激波/邊界層干擾激波切入邊界層后平板邊界層的增長過程：穿過激波壓力升高很大,作為很大的逆壓梯度作用到邊界層；引起邊界層當(dāng)?shù)胤蛛x；由于逆壓梯度通過邊界層的低壓區(qū)向上游傳遞，分離發(fā)生在切入激波切入點(diǎn)的前面；分離邊界層誘導(dǎo)一個(gè)激波（誘導(dǎo)分離激波）；分離邊界層向表面偏形成一系列膨脹激波；最后分離邊界層再附于表面，并形成再附激波；再附點(diǎn)邊界層變得很薄，壓力變高，為一高的氣動加熱區(qū)；分離激波和再附激波在離開表面后合并形成反射激波（經(jīng)典無粘理論結(jié)果）；干擾與流態(tài)（層流或湍流）有關(guān)：層流干擾更易發(fā)生；后續(xù)結(jié)果更嚴(yán)重。數(shù)值模擬結(jié)果（Ma=3，Re=106）

N-S方程，B-L湍流模型壓力在干擾區(qū)前增加，穿過分離區(qū)達(dá)到一個(gè)平臺，在再附點(diǎn)前再增加；表面剪應(yīng)力直降到0，改變方向，經(jīng)過相當(dāng)復(fù)雜的變化，在再附點(diǎn)附近恢復(fù)到正值。20.3.5繞有表面突起的翼型流動流動條件：NACA0015翼型，Ma=0.15，Re=1.5×106N-S方程，時(shí)間推進(jìn)有限體積代碼(OVERFLOEW,NASA發(fā)展），1方程湍流模型；

重疊網(wǎng)格技術(shù)右圖為網(wǎng)格結(jié)構(gòu)圖下表面突起的網(wǎng)格下表面突起的網(wǎng)格（放大）計(jì)算結(jié)果速度矢量圖下表面零質(zhì)量射流翼型繞流計(jì)算結(jié)果下表面形成系列大尺度的渦20.4表面摩阻計(jì)算的準(zhǔn)度阻力包括壓差阻力和摩擦阻力壓差阻力附著流——無粘分析分離流——完全N-S方程數(shù)值解表面摩擦阻力和熱傳輸附著流——邊界層方程耦合無粘分析分離流——完全N-S方程數(shù)值解目前N-S方程數(shù)值解的準(zhǔn)度，有三個(gè)方面降低其精度：1、網(wǎng)格的密度；2、湍流模型的不確定性；3、湍流模型預(yù)測轉(zhuǎn)捩能力的欠缺。