后台阶超音速流动

参考资料：ANSYS Fluid Dynamics Verification Manual

算例说明

本案例介绍了进口马赫数为2.5的后台阶超音速流动。流场的主要特征包括突扩、自由剪切层、回流区和斜激波。

计算域：台阶高度s=0.443 in，入口段高度为6.25 in，入口段长度为4 in，台阶后下游长度为12 in

物质属性：密度为理想气体，粘度1.7894E-5kg/m-s

边界条件：入口总压为227527 Pa，静压为13316.6Pa，温度为344.44K，上边界设置为远场边界条件，其他壁面设为绝热壁面。

网格划分

采用矩形网格，网格数量为14925。

计算设置

本次计算为稳态湍流模拟，求解选择密度基进行计算。

设置前，注意将长度单位设置为英寸

• 物质属性
  

计算物质设置为空气，设置它的密度和粘性

• 湍流模型

设置湍流模型为Transition SST

• 能量方程

激活能量方程

• 边界条件
  

设置入口为压力入口

设置压力出口

设置上壁面为对称轴

设置其他壁面为绝热壁面

• 求解设置及松弛因子

设置求解方法

设置松弛因子

计算结果

• 计算域压力场云图

• 计算值与实验值对比

沿台阶下游壁面的X方向剪切应力（这里X坐标乘以39.37007，y值为压力除以13316.6）

参考文献

H.E. Smith. “The Flow Field and Heat Transfer Downstream of a Rearward Facing Step in Supersonic Flow”. ARL 67-0056, Aerospace Research Laboratories. Ohio, USA.