Estudio Numérico de Flujos de Cavidad Supersónicos con Diferentes Modelos Turbulentos
Autores: Liu, Hongpeng; Zou, Shufan; Shi, Fangcheng; Wang, Shengye
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Estudio Numérico de Flujos de Cavidad Supersónicos con Diferentes Modelos Turbulentos
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Estudio numérico
Flujos de cavidad supersónicos
Modelos turbulentos
RANS
LES
DES
DDES
IDDES
Coeficientes de fricción en la pared
Medición experimental
Flujos de separación
Capa de cizallamiento
Punto de reatachamiento
Rampa
Precisión de predicción
Características del flujo
ángulos de la pared trasera
Intensidad de oscilación
Arrastre de cavidad
Diseño óptimo.
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 27
Citaciones: Sin citaciones
Se lleva a cabo un estudio numérico de los flujos de cavidad supersónicos con diferentes modelos turbulentos, incluyendo RANS, LES, DES, DDES e IDDES. En primer lugar, se simula numéricamente un flujo de cavidad-rampa supersónico con = 2.92. Se muestra que los resultados de DDES e IDDES son casi equivalentes. Los coeficientes de fricción en la pared obtenidos por estos dos modelos están en mejor acuerdo con la medición experimental que los de DES. La razón es que la región RANS de DDES e IDDES es más grande que la de DES, por lo que produce más turbulencia en la región cercana a la pared. En comparación, RANS no puede predecir con precisión los flujos de separación grandes. El punto de reatachamiento de la capa de cizallamiento en la rampa predicho por RANS está sesgado aguas abajo en comparación con la medición experimental, lo que hace que su precisión de predicción general sea peor que la de otros modelos. Los resultados obtenidos por LES son comparables a los obtenidos por DDES e IDDES, excepto por el coeficiente de fricción en la pared, que es mucho menor porque la resolución de la malla no es lo suficientemente alta para resolver con precisión el flujo turbulento cercano a la pared. En segundo lugar, se investiga numéricamente el efecto de diferentes ángulos de la pared trasera () en las características del flujo de la cavidad supersónica con IDDES. Encontramos que a medida que disminuye, la intensidad de oscilación del flujo de la cavidad disminuye continuamente. Sin embargo, el cambio en la resistencia de la cavidad con es no monótono, lo que significa que podría haber un crítico en el que las penalizaciones de resistencia de una cavidad son mínimas. Por lo tanto, se debe lograr un diseño óptimo al cambiar para controlar la intensidad de oscilación de los flujos de cavidad supersónicos.
Descripción
Se lleva a cabo un estudio numérico de los flujos de cavidad supersónicos con diferentes modelos turbulentos, incluyendo RANS, LES, DES, DDES e IDDES. En primer lugar, se simula numéricamente un flujo de cavidad-rampa supersónico con = 2.92. Se muestra que los resultados de DDES e IDDES son casi equivalentes. Los coeficientes de fricción en la pared obtenidos por estos dos modelos están en mejor acuerdo con la medición experimental que los de DES. La razón es que la región RANS de DDES e IDDES es más grande que la de DES, por lo que produce más turbulencia en la región cercana a la pared. En comparación, RANS no puede predecir con precisión los flujos de separación grandes. El punto de reatachamiento de la capa de cizallamiento en la rampa predicho por RANS está sesgado aguas abajo en comparación con la medición experimental, lo que hace que su precisión de predicción general sea peor que la de otros modelos. Los resultados obtenidos por LES son comparables a los obtenidos por DDES e IDDES, excepto por el coeficiente de fricción en la pared, que es mucho menor porque la resolución de la malla no es lo suficientemente alta para resolver con precisión el flujo turbulento cercano a la pared. En segundo lugar, se investiga numéricamente el efecto de diferentes ángulos de la pared trasera () en las características del flujo de la cavidad supersónica con IDDES. Encontramos que a medida que disminuye, la intensidad de oscilación del flujo de la cavidad disminuye continuamente. Sin embargo, el cambio en la resistencia de la cavidad con es no monótono, lo que significa que podría haber un crítico en el que las penalizaciones de resistencia de una cavidad son mínimas. Por lo tanto, se debe lograr un diseño óptimo al cambiar para controlar la intensidad de oscilación de los flujos de cavidad supersónicos.