Fluent、GoCart、PiFlow高超音速计算结果PK

    本案例模拟再入舱返回时其外部的高超声速流动问题。使用Fluent和GoCart两款计算结果与PiFlow进行对比分析。

    Fluent软件使用SST k-omega湍流模型进行模拟；Gocart和PiFlow软件同是笛卡尔网格求解欧拉无粘方程进行模拟。再入舱几何模型如图1所示。计算工况如表一所示。

图1 再入舱几何模型展示

    再入舱是轴对称模型，计算使用半模进行分析减少计算资源损耗：

  Fluent计算网格如图2所示；

  GoCart计算网格如图3所示50万网格量；

  PiFlow计算网格如图4所示62万网格量。

    三个软件分析后统计的气动力结果，如表二所示：

气动力结果分析：

    假定以Fluent计算结果为标准（计算考虑了粘性和温度），GoCart气动升力误差1.58%，阻力误差3.67%；PiFlow气动升力误差1.97%，阻力误差5.43%。

    根据气动力数据和物面压力曲线来看， GoCart与PiFlow软件计算气动力误差在10%以内，满足验收标准。

    本高超案例分析表明PiFlow计算优势为网格自动化程度高，高超音速计算稳定收敛，在GPU加速加持下100万左右网格量10分钟左右可以计算收敛，方便快捷获取气动力结果，对于武器初始阶段方案选型有很大帮助。

    同时，PiFlow软件适用于高超音速下多体分离计算，例如导弹级间分离、高速导弹的冲亚发动机抛罩等。