前台阶流 - 秩益科技

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前台阶流2023-06-22

算例说明

前台阶流是一个经典的可压缩流体数值模拟验证算例，尽管其在二阶精度下已有较好的结果，但精度越高，数值模拟计算出的滑移线就越准确。计算域长3m，高1m，距进口边界0.6m处存在高0.2m台阶，台阶直接延伸至出口边界。

图1：几何与物性参数

工况条件

工质无粘理想气体，初始条件下密度ρ = 1.1766kg/m3, 温度T = 300K, 压强p = 101325Pa，马赫数M=3。进口条件同初始条件。

计算网格

计算域X方向共划分600个网格，Y方向200个，Z方向4个，总计网格量40万。

网格.PNG

图2：计算网格总览

图3：计算网格局部放大

求解配置

- 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，40万网格对应5000万自由度

- 计算总时间为0.0115203s，对应参考文献无量纲时间t=4，可与文献结果进行对比

- 部分配置json文件如下

    "control": {
        "case_name": "run03-rf1",
        "n_bundles": 8,
        "max_side_group_size": 2000,
        "solver_signature": "ns-ideal-cr-k4",
        "start_time": 0.0,
        "end_time": 0.0115203,
        "monitor_time_interval": 0.0000115203,
        "solution_output_time_interval": 0.000115203
    },
    "mesh_info": {
        "mesh_file_name": "forwardstep-refinemesh_2023-06-29-16-41-51.dmh"
    },
        "boundary_info": {
        "far_field_conditions": [
            {
                "bc_name": "far",
                "bc_id_list": [4,9],
                "alpha": [1.0, 0.0, 0.0],
                "mach_inf": 3.0,
                "pres_inf": 101325.0,
                "temp_inf": 300.0

结果分析

计算结果可以清晰的看到激波在壁面上的反射，以及激波与激波之间的相互作用，流场中涡的发展演化具有极高的分辨率。

图4：计算结果

该算例进行了三种网格规格的计算，用以对比计算速度，结果如下表所示。

前台阶流算例对比.png

参考文献

ChiWang Shu.Essentially Non Oscillatory and Weight Essentially Non Oscillatory Scheme for Hyperbolic Conservation Laws.1998.p66.68

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