马赫数4二维直管内拟似冲击波实验和数值研究

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马赫数4二维直管内拟似冲击波实验和数值研究

王东屏¹, 兆文忠¹, 杉山弘², 東條啓²

1. 大连交通大学机械工程学院, 辽宁大连 116028;2. 日本室兰工业大学机械工程系, 日本室兰 050-8585

收稿日期:2004-05-18 修回日期:2004-12-06 出版日期:2005-08-25 发布日期:2005-08-25

Numerical and Experimental Investigations of Mach 4 Pseudo-Shock Waves in a Two-dimensional Square Duct

WANG Dong-ping¹, ZHAO Wen-zhong¹, SUGIYAMA Hiromu², TOJO Akira²

1. College of Mechanical Engineering, Dalian Jiaotong University, Dalian 116028, China;2. Department of Mechanical Systems Engineering, Muroran Institute of Technology, Muroran 050-8585, Japan

Received:2004-05-18 Revised:2004-12-06 Online:2005-08-25 Published:2005-08-25

摘要/Abstract

摘要： 通过计算流体力学数值仿真和高速彩色纹影照片显示技术对马赫数4拟似冲击波进行研究。实验是在日本室兰工业大学的压力—真空型超声速风洞中进行的。数值计算是采用三阶精度的QUICK格式和Spalart-Allmaras湍流模型进行的。用实验验证CFD模型,计算结果与实验显示出较好的一致性。可以得出结论,从目前的CFD模型获得的计算结果是精确的。因而,实验很难获得的拟似冲击波流场内部一些流动量可以通过数值仿真结果进行分析。另外,推测了马赫数4拟似冲击波非对称的原因。

关键词: 数值仿真, 拟似冲击波, 冲击波/湍流边界层相互作用, 纹影实验, 非对称特性

Abstract: Mach 4 Pseudo Shock Wave (PSW) in a two-dimensional square duct is researched through computational fluid dynamics (CFD) numerical simulation and high-speed color schlieren photography visualization techniques. The experiment was done in the pressure-vacuum supersonic wind tunnel of Muroran Institute of Technology of Japan. The numerical simulation is carried out with the third-order accurate QUICK scheme and Spalart-Allmaras turbulence equation. Experiment is used to validate the CFD model. The computational results show agreement with the experimental results. It can be concluded that the numerical flow visualizations obtained from the present CFD model are accurate. Therefore, the flow quantities, which are very difficult to be obtained experimentally, can be analyzed by numerical simulation. Moreover, the reason that Mach 4 oblique shock wave is asymmetric is conjectured.

Key words: numerical simulation, pseudo shock wave, shock wave/turbulent boundary layer interaction, schlieren experiment, asymmetric characteristic

中图分类号:

V211

王东屏;兆文忠;杉山弘;東條啓. 马赫数4二维直管内拟似冲击波实验和数值研究[J]. 航空学报, 2005, 26(4): 392-396.

WANG Dong-ping;ZHAO Wen-zhong;SUGIYAMA Hiromu;TOJO Akira. Numerical and Experimental Investigations of Mach 4 Pseudo-Shock Waves in a Two-dimensional Square Duct[J]. ACTA AERONAUTICAET ASTRONAUTICA SINICA, 2005, 26(4): 392-396.

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