PiFlow 亚、跨音速气动特性分析

PiFlow软件是一款基于全自动笛卡尔网格、具备友好操作界面的气动问题快速设计分析软件，在流场解算中覆盖低、亚、跨、超、高超声速的全速域问题，本文主要围绕PiFlow计算M6翼型展开验证。

亚音速特点：飞行马赫数大于0.4，场内各点马赫数都小于1。

跨音速特点：飞行马赫数0.8-1.2，跨音速环境经常出现激波、边界层分离等较为复杂的现象。

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测试目的：

研究M6翼型亚、跨音速气动特性。

ONERA M6翼型在CFD行业是经典的验证算例，几何模型如图所示：

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测试软件：

Fluent、PiFlow

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测试状态：如表所示

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计算结果统计：

1）Fluent（NS、EULER）与PiFlow计算阻力结果对比曲线。

2）Fluent（NS、EULER）与PiFlow计算升力结果对比曲线。

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结果分析：

理论结果如图所示：

阻力系数曲线

升力系数曲线

1）依据Fluent（EULER）结果与PiFlow对比可分析，两个软件计算的升力曲线与阻力曲线趋势基本吻合；其中阻力在0.8马赫前缓慢增大，0.8马赫过后急剧增长，在0.9马赫达到最大值，然后随着马赫数增大阻力系数缓慢下降，趋势与理论基本相符。

2）依据Fluent（NS）结果与PiFlow对比可分析，Fluent考虑了粘性，Fluent的阻力比PiFlow的阻力要大，在0.8马赫前和0.9马赫后基本保持平行的关系，趋势与理论上一致。

Fluent（NS）计算的升力曲线与理论更为贴近，在0.9马赫时升力达到最大值，在0.9马赫后上翼面激波继续后移且强度增大，导致上表面边界层分离使升力骤然下降（激波失速），随着马赫数增大，下翼面激波比上翼面激波更快移动到后缘，引起升力系数下降到最低点，但随着马赫数进一步增大，上翼面激波移至后缘，边界层分离点也后移使升力系数回升，在1.0马赫后翼型前方出现弓形脱体激波，之后压力系数随马赫数下降，因此升力曲线出现多次起伏。

PiFlow求解EULER方程没有粘性，因此在（0.9-1.0）马赫的升力趋势是无法计算到的，属于正常现象。

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结论：

1）M6翼型亚跨音速气动特性，验证了PiFlow在计算趋势上准确性。

2）阻力趋势正确，可在模阻修正的基础上直接用于气动外形设计与分析。

3）PiFlow网格全自动生成，GPU加速求解效率高，100万网格量可在10分钟内获得计算结果，节省应用人员时间提高效率。

4）PiFlow提供批计算功能，可高效率收发作业，并自动对数据后处理。