衝撃汲/渦干渉の高次精度数値シミュレーション

冲击泵浦/涡流干涉的高精度数值模拟

• 批准号: 06231202
• 负责人: 山本 悟
• 金额: $ 0.77万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1994
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1994 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-06231202/
• 关键词: 数値流体力学; 圧縮性流れ; 衝撃波; 差分法; 乱流; 非定常流れ

衝撃波と渦を伴った非定常流れを数値解析するための効果的な数値スキームを開発した。この特徴は次のように説明できる。すなわち、衝撃波と渦を十分解像するために空間最大5次精度、時間最大2次精度の数値スキームを適用した。空間方向の差分は、MUSCL型TVDスキームがベースになっており、5次精度上流差分から導出された高次付加項が付け加えられ、最大5次精度に拡張される。この付加項は非常にコンパクトな形をしているので、既存の計算コードに容易に組み込むことができ、従来のTVDスキームより高次精度で、かつENOスキームよりも計算量が格段に少ない。また、時間方向には、従来から用いていた近似因子化法を、Newton反復法とCrank-Nicholson法を適用することで最大2次精度に拡張された。これら空間・時間いずれも高次精度でかつ安定な数値スキームを用いることで、圧縮性流れの中でも最も複雑である衝撃波と渦が干渉する非定常流れが非常に鮮明されている。今年度は、具体的な流れをいくつか計算し、興味ある結果を得たので以下に簡単に説明する。(1)高迎角翼周りの非定常衝撃波/渦干渉流れ後流域も含めて高迎角の翼周りの流れを解くために、主流域と物体周りにそれぞれ独立した計算格子を形成する重合格子を用いて流れを計算した。その結果、翼負圧面では大きな剥離が生じ、そこから発生した大規模な渦が衝撃波と干渉して、周期的に後流域に流れていく様子が鮮明に観察された。その渦構造には明らかに超音速域が存在していることも分かった。(2)遷音速翼列流れの非定常衝撃波/渦干渉流れ2次元と3次元の遷音速タービンの翼列を通る流れが計算された。2次元の計算では複数流路が同時に解かれ、翼後縁から発生する衝撃波が各翼からの複数の後流れと干渉し、極めて複雑な流れが形成されることが分かった。また、3次元の計算では、翼後縁から2次渦を伴った渦が発生し、これらも衝撃波と干渉して周期的な大規模渦となり流れ去る様子が得られた。上記(1)(2)は最も典型的な例であり、これ以外にも、二相流を仮定した蒸気タービン翼列流れ、極超音速衝撃波干渉流れの計算にも適用し、いくつかの非常に興味深い結果を得ている。これらは十分な結果の解析ののち国内外の会議等で発表する予定である。

The numerical analysis of unsteady flow caused by shock wave vortex is carried out. This feature is described in detail below. The maximum spatial accuracy and the maximum temporal accuracy of the numerical value of the shock wave and vortex are applicable. Spatial direction difference, MUSCL type TVD difference, 5-order precision upper differential, maximum 5-order differential. This additional term is very simple to form, easy to assemble, and easy to calculate. The time direction is reversed, and the approximate factorization method, Newton iteration method, and Crank-Nicholson method are applied. In space and time, high order accuracy, steady state, compression flow, shock wave, turbulence, unsteady flow are very distinct. This year, the specific flow is calculated, the interest is obtained, and the following is a brief explanation. (1)Unsteady shock wave/vortex flow around the wing at high angles of attack; flow around the wing at high angles of attack; flow around the body at high angles of attack; flow around the wing at high angles of attack; flow around the body at high angles of attack; flow around the wing at high angles of attack; flow around the body at high angles of attack; flow around the wing at high angles; flow around the wing; flow around the wing at high angles; flow around the wing; flow around the wing; flow around the body; flow around the wing at high angles of attack; flow around the wing; flow around the As a result, the wing negative pressure surface has a large separation, a large vortex, a dry flow, and a periodic downstream flow. The vortex structure is bright and supersonic. (2)Calculation of unsteady shock wave/vortex flow in transonic airfoil 2-D calculation of multiple flow paths at the same time, wing rear flow, shock wave generation, wing rear flow, pole rear flow, shock wave generation 3-D calculation, wing rear vortex, secondary vortex. The above notes (1) and (2) are the most typical examples of two-phase flow, steam flow, airfoil flow, hypersonic shock wave dry flow calculations. The analysis of the results and the results of the meetings at home and abroad are scheduled.

项目成果

Xin YUAN,他2名: "A Higher-Resolution Shock-Capturing Scheme for Simulating Unsteady Three-Dimensional Transonic Flows in Turbomachinery" 30th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference,AIAA Paper 94-3199. 1-8 (1994)

Xin YUAN 等 2 人：“模拟涡轮机械中非稳态三维跨音速流的高分辨率冲击捕获方案”第 30 届 AIAA/ASME/SAE/ASEE 联合推进会议，AIAA 论文 1-3199（1994 年） ）

Satoru YAMAMOTO and HIsaaki DAIGUJI: "Higher-Order Numerical Simulation of Unsteady Shock/Vortex Interactions" 25th AIAA Fluid Dynamics Conference,AIAA Paper 94-2305. 1-8 (1994)

Satoru YAMAMOTO 和 Hisaaki DAIGUJI：“非稳态冲击/涡流相互作用的高阶数值模拟”第 25 届 AIAA 流体动力学会议，AIAA 论文 94-2305。

Tadashi TANUMA,他3名: "Navier-Stokes Analysis of Unsteady Transonic Flows through Turbine Cascades" Proc.of the Seventh International Symposium on Unsteady Aerodynamics and Aeroelasticity Turbomachines. (1994)

Tadashi TANUMA 等 3 人：“涡轮叶栅非稳态跨音速流的纳维-斯托克斯分析”，第七届非稳态空气动力学和气动弹性涡轮机国际研讨会论文集（1994 年）。

Satoru YAMAMOTO and Hisaaki DAIGUJI: "Computation of Unsteady Transonic Cascade Folw Using the Euler and Navier-Stokes Equations of Contravariant Velocities" JSME International Journal,Series B. 37. 522-530 (1994)

Satoru YAMAMOTO 和 Hisaaki DAIGUJI：“使用逆变速度的欧拉和纳维-斯托克斯方程计算非稳态跨音速级联” JSME 国际期刊，系列 B. 37. 522-530 (1994)

杉田康,他2名: "高迎角翼周りにおける非定常衝撃波/渦干渉流れの数値解析" 第8回数値流体力学シンポジウム講演論文集. 85-88 (1994)

Yasushi Sugita 等人 2：“高攻角翼周围非定常冲击波/涡流干扰流的数值分析”第八届计算流体动力学研讨会论文集 85-88 (1994)。