全隐LU-SGS算法在高超声速热化学非平衡流刚性问题中的应用

• 作者: 蒋浩 柳军 王君媛 黄伟 杜洋
• 来源期刊: 国防科技大学学报
• 学科: 航空航天
• 关键词: 高超声速 热化学非平衡 数值刚性 全隐LU-SGS算法 收敛性
• 年，卷（期）: 2022,（2）
• 所属期刊栏目: 航天工程|Aerospace Engineering
• 页码范围: 1-8
• 页数: 8页
• 分类号: V211.3
• 语种: 中文
• DOI: 10.11887/j.cn.202202001

摘要

在高超声速热化学非平衡流动计算中,当地气体能量松弛时间、化学反应特征时间与流动时间推进步长量级差异过大会带来严重数值刚性问题,且在高雷诺数条件下,壁面、拐角等强干扰区网格加密使得该问题加剧,导致初始最大CFL数极小,收敛速度缓慢.原始LU-SGS算法仅考虑化学反应源项和对流项的隐式处理,通过推导黏性项Jacobian矩阵谱半径并采用对角近似处理,发展了热化学非平衡FLU-SGS和BLU-SGS两种全隐LU-SGS算法;针对高焓二维圆柱和轴对称返回舱算例,对比改进前后三种算法的收敛特性.结果表明,FLU-SGS及BLU-SGS算法能够快速建立强黏性干扰和大分离流场、解决热化学非平衡复杂流计算中的刚性问题,实现初始最大CFL数3至5个量级的提升,加速收敛效果明显.