【摘 要】
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超声速空腔流动在航天航空中具有广泛的应用背景,例如高速战机弹舱、导弹空腔结构等。当高速气流经过空腔时,会引起一系列复杂的空气动力学问题,如自由剪切层不稳定性、
【机 构】
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中国航天空气动力技术研究院,北京10074
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超声速空腔流动在航天航空中具有广泛的应用背景,例如高速战机弹舱、导弹空腔结构等。当高速气流经过空腔时,会引起一系列复杂的空气动力学问题,如自由剪切层不稳定性、剪切层中涡运动、声与流动的相互作用等。当高速气流经过开式空腔时,会发生自持振荡现象,产生剧烈的密度、压力脉动,伴随着强烈的气动噪声,通常高达170db,如此高的动载荷会导致空腔及其运载物的结构疲劳,气动噪声有可能使飞机电子设备失灵、飞机结构发生疲劳破坏,并引发武器分离过程中做非常规运动,对空腔运载物的安全分离和弹道产生不利影响。因此对空腔流动的研究具有重要的意义。本文研究方法选用基于三维非结构粘性直角网格的N-S方程求解器模拟空腔流场。由于非结构直角网格能够保证网格的正交性，网格质量高，自适应能力强，通过调整空腔区域网格的分布，建立适合求解空腔流场的网格。采用有限体积法对三维可压缩Navier-Stokes方程求解，N-S方程的无粘项求解采用单调迎风守恒积分形式的MUSCL格式离散，间断面采用Roe格式的近似Riemann解，粘性项的计算采用考虑物面无滑移和绝热壁的带约束条件的最小二乘法求解。边界条件采用无反射边界条件，使旋涡和声波能够以最小的反射通过边界，减小反射对空腔流动的影响。
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