激波与边界层干扰下高超声速气动热的高精度数值模拟

项目名称： 激波与边界层干扰下高超声速气动热的高精度数值模拟

项目编号： No.11402261

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2014

项目学科： 数理科学和化学

项目作者： 庄月晴

作者单位： 中国科学技术大学

项目金额： 26万元

中文摘要： 本项目以高超声速飞行器气动防热应用为背景，针对激波/边界层干扰下常规的数值方法难以准确预测的局部瞬态高热流问题，发展高精度的数值计算方法，通过开展典型问题的大规模数值模拟与流动物理分析，揭示表面局部热流峰值形成的物理机制。主要研究内容包括：1) 根据气动热模拟的特点，发展兼顾激波计算稳定性与边界层模拟准确性的高阶混合通量格式与可压缩流动的大涡模拟方法，提高热流预测的准确性与可靠性； 2) 针对典型的激波/边界层干扰问题，开展大涡模拟大规模并行计算，建立可供流动分析的高分辨率瞬时流场数据库；3) 基于数值模拟结果深入开展流动物理分析，分别从壁面附近三维流动结构演化、边界层中粘性/无粘相互作用、流动非定常机制，以及激波干扰导致湍流特性变化等方面探讨局部瞬态高热流的形成机理。

中文关键词： 激波-边界层干扰；高超声速；热流；非定常流动；数值模拟

英文摘要： The background of this study is its possible applications to thermal protection of hypersonic vehicles. A high-resolution method is developed to simulate the local transient high heat-flux within shock wave and boundary layer interaction, which is poorly

英文关键词： shock wave/boundary layer interaction；hypersonic；heat flux；unsteady flow；numerical simulation