国家数值风洞风雷软件分布式粗糙壁面边界层流动模拟

针对粗糙元均匀分布壁面,基于国家数值风洞风雷软件,在k-ωSST湍流模型和γ-Re_(θt)转捩模型中分别引入粗糙壁面边界条件修正及粗糙壁面转捩动量厚度雷诺数,同时增加了部分粗糙表面设置,实现了局部/全局粗糙壁面边界层流动模拟能力。算例研究表明,对于全湍状态翼型,粗糙壁面导致失速攻角减小4°,1×10^(-3)倍弦长量级的等效粗糙元高度使最大升力系数下降约36%。同时粗糙壁面会使边界层转捩提前,导致翼型的摩擦阻力增大。计算分析证明,Hellsten等提出的粗糙壁面比耗散率边界条件能够较准确地反映粗糙度造成的影响,气动力计算结果与实验值基本吻合,流场模拟结果符合粗糙壁面流动特征;同时能够保证与转捩模型及其粗糙壁面修正的稳定耦合计算,对于转捩位置及其随粗糙度和来流湍流度变化趋势的模拟结果符合实验结果,但转捩区长度还需通过更严谨的实验进行进一步验证和修正。

国家数值风洞风雷软件结构/非结构混合网格同构计算特性

传统计算流体力学(CFD)结构与非结构网格在网格生成难度、近壁区网格质量、远场网格密度等方面均具有互补性,若能够将两者结合构造“结构/非结构混合网格”,便可充分发挥不同网格类型的优势。基于国家数值风洞风雷软件的任意网格“同构混合计算”框架,采用RAE2822翼型和ONERA M6机翼标模算例,以日常生成习惯并保证网格规模相近的情况下,构造了结构、非结构以及结构/非结构混合网格,对比分析了不同类型网格的求解特性。初步研究结果表明,对于跨声速激波弱分离流动问题,采用风雷软件求解结构/非结构混合网格能够得到与实验数据吻合较好的计算结果,同时收敛性和计算效率较纯结构和非结构网格也更好。但结构-非结构计算域交界面处存在变量的不连续,近壁区结构网格的层数会对计算结果产生明显影响,只有保证足够的结构网格覆盖范围以及较好的过渡性才能保证近壁区求解精度。此外,根据计算经验提出了结构/非结构混合网格的生成策略和调用风雷软件进行计算的应用指南,能够为风雷软件工程应用提供参考。