高超声速数值激波失稳的网格依赖性

• 作者: 任伟杰 谢文佳 田正雨 张烨 于航
• 来源期刊: 航空学报
• 学科: 航空航天
• 关键词: 有限体积法 数值激波不稳定 高超声速流动 矩阵稳定性分析 网格依赖性
• 年，卷（期）: 2021,（z1）
• 页码范围: 133-153
• 页数: 21页
• 分类号: V211.3
• 语种: 中文

摘要

高超声速强激波的稳定捕捉仍极具挑战性.目前工程计算中普遍应用的数值格式在模拟多维强激波时通常会遭遇明显的激波不稳定现象,且数值格式的激波稳定性对计算网格表现出严重的依赖性.基于矩阵稳定性分析法,对比了具有不同耗散性质的数值格式稳定捕捉激波的能力,分析了空间二阶精度格式的激波稳定性及限制器对激波稳定性的影响.在此基础上,重点探究了计算网格对激波稳定性的影响规律,研究了网格长宽比和畸变角度对激波稳定性的影响.结果显示,在激波附近通过增大网格长宽比或改变网格畸变角度可有效改善激波捕捉的稳定性;相比于增大网格长宽比,改变网格畸变角度提升激波捕捉稳定性的效果更加明显.在此基础上,结合数值耗散分析对高马赫数下数值激波失稳现象的网格依赖性机制进行了探讨.