后台阶流是一个经典的激波绕射数值模拟验证算例,5.09马赫的激波通过后台阶后存在很强的密度梯度,可以很好验证求解器的鲁棒性和求解精度。计算域长14m,高11m,进口边界存在高6m、宽1m的台阶。
图1: 几何尺寸
工质无粘理想气体,初始时刻在x=0.5m,6m≤y≤11m处存在5.09马赫的激波,向右运动至密度ρ = 1.4kg/m3, 压强p = 1Pa的流场,激波速度通过朗金雨贡纽关系式得出。
xy平面划分为均匀网格,单元网格长度50mm,z方向一层网格,总计网格量5.9万。
图2:网格
采用Dimaxer四代求解器进行5阶精度求解,5阶精度每个六面体单元对应125个自由度,5.92万网格对应740万自由度
计算总时间为2.3s,可与参考文献结果进行对比
部分配置json文件如下
"control": {
"case_name": "back-step",
"n_bundles": 8,
"max_side_group_size": 2000,
"solver_signature": "ns-ideal-cr-k4",
"start_time": 0.0,
"end_time": 2.3,
"monitor_time_interval": 0.0023,
"solution_output_time_interval": 0.023,
"hardware_device_id": 6
},
"mesh_info": {
"mesh_file_name": "geomAndMesh/backstep.dmh"
},
"boundary_info": {
"far_field_conditions": [
{
"bc_name": "inlet",
"bc_id_list": [
6
],
"alpha": [
1.0,
0.0,
0.0
],
"mach_inf": 1.6680471036740914,
"pres_inf": 30.05945,
"temp_inf": 4.269121233389778
},
{
"bc_name": "outlet",
"bc_id_list": [
10
],
"alpha": [
1.0,
0.0,
0.0
],
"mach_inf": 0.0,
"pres_inf": 1.0,
"temp_inf": 0.7142857142857143
}
],
"wall_conditions": [],
"symmetry_conditions": [
{
"bc_name": "sym",
"bc_id_list": [
5,
7,
8,
9
],
"velocity": [
0.0,
0.0,
0.0
]
}
]
}
图4: 动态结果
表1 计算时间统计
Run_ID | 网格量 | 阶次 | 自由度 | 说明 | GPU个数 | 计算用时 |
run01 | 59200 | 五阶 | 7400000 | z方向单层网格 | 1 | 35.6min |
参考文献
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