章NS方程解举例PPT课件

1、20.2 方法方法 N-S方程 连续方程 动量方程第1页/共23页能量方程注意： 时间导数在左，空间在右 该形式适合于方程的时间相关解第2页/共23页20.3 数值解举例数值解举例共性 采用MacCormack技术一种时间相关解法 应用Baldwin-Lomax紊流模型，一个0方程湍流模型湍流计算 应用数千-百万网格点，需应用大规模数字计算机第3页/共23页20.3.1 20.3.1 后向台阶绕流绕超音速后向台阶的流动- -速度矢量图第4页/共23页绕超音速后向台阶的流动等温线 等温线第5页/共23页20.3.2 绕翼型的流动 采用围绕翼型非矩形网格 N-S方程组变换到曲线坐标系统第6页/共2

2、3页计算简介：Wortmann翼型，0攻角，马赫数M=0.5，雷诺数Re=10000 层流流线图 层流：流动上下翼面均分离第7页/共23页湍流流线图 湍流：无分离 湍流抵抗流动分离的能力更强第8页/共23页20.3.3 全机绕流 绕X-24C高超音速试验机的高超音速流动 采用MacCormack技术一种时间相关解法第9页/共23页20.3.4 20.3.4 激波/ /边界层干扰第10页/共23页激波/ /边界层干扰 激波切入边界层后平板边界层的增长过程： 穿过激波压力升高很大,作为很大的逆压梯度作用到边界层；引起边界层当地分离； 由于逆压梯度通过边界层的低压区向上游传递，分离发生在切入激波切入

3、点的前面； 分离边界层诱导一个激波（诱导分离激波）； 分离边界层向表面偏形成一系列膨胀激波； 最后分离边界层再附于表面，并形成再附激波；再附点边界层变得很薄，压力变高，为一高的气动加热区； 分离激波和再附激波在离开表面后合并形成反射激波（经典无粘理论结果）； 干扰与流态（层流或湍流）有关：层流干扰更易发生；后续结果更严重。第11页/共23页数值模拟结果（Ma=3，Re=106）N-S方程，B-L湍流模型 压力在干扰区前增加，穿过分离区达到一个平台，在再附点前再增加； 表面剪应力直降到0，改变方向，经过相当复杂的变化，在再附点附近恢复到正值。第12页/共23页20.3.5 20.3.5 绕有表面

4、突起的翼型流动 流动条件： NACA0015翼型，Ma=0.15，Re=1.5106 N-S方程，时间推进有限体积代码(OVERFLOEW,NASA发展），1方程湍流模型； 重叠网格技术 右图为网格结构图第13页/共23页网格全貌第14页/共23页下表面突起的网格第15页/共23页下表面突起的网格（放大）第16页/共23页计算结果速度矢量图第17页/共23页等压力线图第18页/共23页下表面零质量射流翼型绕流计算结果 下表面形成系列大尺度的涡第19页/共23页20.4 表面摩阻计算的准度 阻力包括压差阻力和摩擦阻力 压差阻力 附着流无粘分析 分离流完全N-S方程数值解 表面摩擦阻力和热传输 附着流边界层方程耦合无粘分析 分离流完全N-S方程数值解 目前N-S方程数值解的准度，有三个方面降低其精度： 1、网格的密度； 2、湍流模型的不确定性； 3、湍流模型预测转捩能力的欠缺。 导致表面摩擦阻力预测平均20%的误差。第20页/共23页解举例NACA0012翼型，低速，