WCNS在熱化學(xué)非平衡流數(shù)值模擬中的應(yīng)用與研究.pdf

1、隨著CFD技術(shù)的發(fā)展，高精度格式因其相對(duì)較高的計(jì)算效率和廣闊的發(fā)展前景，近期受到廣泛關(guān)注。加權(quán)緊致非線性格式（WCNS）是由鄧小剛提出的一類(lèi)高階有限差分格式，滿足幾何守恒律（GCL），已經(jīng)成功應(yīng)用于多種類(lèi)型流動(dòng)計(jì)算。本文首次將WCNS引入熱化學(xué)非平衡流數(shù)值模擬，既是對(duì)該高精度格式應(yīng)用領(lǐng)域的拓展，也是為提升高超聲速高溫非平衡流場(chǎng)模擬精度和復(fù)雜流場(chǎng)精細(xì)結(jié)構(gòu)捕捉能力進(jìn)行技術(shù)儲(chǔ)備。
　　首先，編制了采用 WCNS-E-5格式的二維完全氣體

2、程序。將程序應(yīng)用于渦保持算例、二維黎曼問(wèn)題、亞聲速無(wú)粘管道流等經(jīng)典驗(yàn)證算例，測(cè)試了格式的實(shí)現(xiàn)精度，并考察了不同通量格式、邊界條件等因素對(duì)計(jì)算精度的影響。應(yīng)用于超聲速圓柱繞流模擬，驗(yàn)證了激波脫體距離和壓力分布的正確性。
　　在此基礎(chǔ)上，添加課題組已有的化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)求解模塊，調(diào)試成功采用WCNS-E-5格式的二維和軸對(duì)稱熱化學(xué)非平衡流程序。依次進(jìn)行了二維圓柱、軸對(duì)稱球錐和二維壓縮拐角熱化學(xué)非平衡流動(dòng)的數(shù)值模擬，探討了高階格式在剛性化

3、學(xué)反應(yīng)流模擬中的魯棒性問(wèn)題，并針對(duì)具體算例采取處理措施：例如修改格式中非線性插值和粘性項(xiàng)處理方法，在部分算例中對(duì)組元方程和振動(dòng)能方程進(jìn)行降階處理，混合應(yīng)用二階和五階格式，有效提高了程序的魯棒性。通過(guò)調(diào)整網(wǎng)格分布有效抑制了高階格式在激波交匯處容易出現(xiàn)震蕩的現(xiàn)象。
　　對(duì)比分析高階和二階格式結(jié)果及相關(guān)文獻(xiàn)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，本文的高階格式非平衡流程序能夠獲得合理的非平衡流場(chǎng)參數(shù)分布、壁面熱流特性和流動(dòng)分離特性，在鈍頭體駐點(diǎn)熱流計(jì)算方面的網(wǎng)