超音速流动中的激波反射

参考资料：ANSYS Fluid Dynamics Verification Manual

算例说明

本案例模拟了超音速喷气发动机（超燃冲压发动机）喷嘴的超声速流动。

计算域：入口直径D=1.524cm，后端引擎罩 长度为3.5 D

物质属性：物质密度为理想气体，粘度为1.7894e-5kg/m-s，导热系数为0.0242 W/m-K，分子量为113.2，比热为Temperature Dependent

边界条件：入口总压为551600 Pa，静压为127100 Pa，温度为477.8 K，湍流强度2%，壁面温度为328 K，出口压力为2780 Pa

网格划分

采用四边形网格，网格数量为29000

计算设置

本次计算为密度基计算，稳态可压缩流动。

• 物质属性
  

计算物质设置密度等参数

比热由温度确定

• 湍流模型
  

选择为Realizable k-epsilon湍流模型

• 能量方程

激活能量方程

• 边界条件
  

（1）入口为压力边界条件

（2）出口为压力出口边界条件

（3）上下壁面为常温

• 求解控制

（1）求解方法

（2）松弛因子

计算结果

• 计算域云图展示
  

（1）压力云图

（2）速度云图

• 计算值与实验值对比

（1）压力分布值对比

（2）热通量值对比

参考文献

H.B. Hopkins,W. Konopka, J. Leng, “Validation of scramjet exhaust simulation

technique at Mach 6”, NASA Contractor Report 3003, 1979.