1、算例描述

超声速混合层是指两股来流（至少一股为超声速流动）在中间分隔板后相遇形成的流动，是典型的可压缩剪切流动。

超声速混合层流场时空演化特征复杂且在工程实际中应用广泛，本文以超声速混合层为研究对象，使用秩益科技Dimaxer2023R2进行数值模拟研究。

2、计算状态

2.1 模型

使用参考文献模型，展向为20mm，其余详细尺寸和模型状态显示如下：

2.2 网格

网格使用全六面体网格（Hex8），在混合层进行加密，隔板的第一层网格高度约为0.17mm，在Dimaxer2023R2中利用Element Divide工具对混合层进行了一拆四，如下图所示：

得到最终的计算网格数量和质量如下图所示：

2.3 边界条件

边界位置参考下图，具体参数参考下表：

2.4 初场设置

上下两层流动状态不一，因此在计算中分别赋予单独的初场，详细设置如下图所示：

在初场设置完成后，查看初场的结果如下所示：

3、计算结果

3.1 基本流场

仿真获得混合层内由层流到湍流演化过程，获得了清晰的K-H涡结构，如下图所示。另外，选取任意一个涡结构，得到其在5μs时间内的沿流向的运动距离。

从而可以获得混合层涡运动速度，并与试验值以及理论值进行了比较，见下表：

计算结果与理论计算值比较接近。

3.2 小激波结构

本次的计算状态对流马赫数Mc=0.24，获得了小激波结构（shocklet），如下图所示：

3.3 三维涡结构

利用Q准则获得混合层涡结构的演化过程。

三维涡结构的瞬态变化过程如下：

从中可以看到涡结构由小变大再到破碎的过程。

另外，在转捩段也可以看到若干“发夹涡”。

4、计算效率

本次计算中约62W网格，四阶精度求解，共3968W求解点，使用了2张4090GPU卡，共计算约29.7个流动周期（以下层流动的特征长度和来流速度计算），每个流动周期约0.58GPU小时。计算完成约需要8.66个小时。

5、总结

1. 使用Dimaxer 2023R2初步获得了混合层的基本流场信息，整体上与试验结果以及相关的参考文献的物理规律较为相近。

2. Dimaxer 2023R2的计算效率较为出色，获得当前的计算效果需要较低的硬件成本和时间成本。