航空航天CFD物理模型和计算方法的述评与挑战

• 作者: 于剑 屈峰 张树海 武从海 赵雅甜 阎超
• 来源期刊: 空气动力学学报
• 学科: 航空航天
• 关键词: 计算流体力学 湍流模型 转捩模型 通量格式 高阶格式
• 年，卷（期）: 2020,（5）
• 所属期刊栏目: 综述
• 页码范围: 829-857
• 页数: 29页
• 分类号: V211.3
• 语种: 中文
• DOI: 10.7638/kqdlxxb-2020.0072

摘要

CFD(computational fluid dynamics)在航空航天中的应用发展迅速、成效斐然,成为飞行器研制和空气动力学研究的重要手段.但另一方面,CFD在物理模型和计算方法等核心理论上的进步却显得步履蹒跚.为此,本文聚焦CFD在航空航天中的应用,从湍流模型、转捩模型、通量求解方法以及高阶格式等CFD关键问题评述其发展现状及面临的挑战.在湍流模型中,重点论述了常用的线性涡黏性模型的现状和特性,尤其是其不足,对比分析了更复杂的雷诺应力模型.在转捩模型中,主要包括低雷诺数湍流模型、间歇因子转捩模型和层流动能转捩模型等,重点介绍了各类模型的发展历程、构造方式和适用范围.在通量求解方法中,重点关注迎风通量格式,论述其在解决激波异常、overheating、全速域模拟、多维流动等问题方面的发展现状.在高阶格式中,主要关注WENO和DG等格式,论述其在计算精度、时间求解、激波捕捉、计算效率等性能方面的现状和问题.最后针对上述方向给出了简要总结和未来发展的建议等.