Численные аспекты моделирования маховского отражения при нестационарном обтекании угла сжатия


Просмотр статьи
PDF, 2,1 МБ

Numerical aspects of Mach reflection simulation for the unsteady flow over a compression ramp

The paper presents the numerical results of the verification calculations of the flow around a compression ramp with a surface inclination angle in the range from 20 deg to 49 deg by an air or argon flow. University of Toronto shock tube experimental data [Deschambault R.L. and all Glass I.I. An update on non-stationary oblique shock-wave reflections: actual isopycnics and numerical experi-ments // Journal of Fluid Mechanics. 1983. Vol. 131, pp.27-57] were used as initial data for numerical simulation. The complex Mach and double Mach reflection computational data comparison was performed under conditions different numerical models using. The different numerical schemes features effect shock wave structures receiving was estimated.

incident shock wave, reflected shock wave, Mach step, contact discontinuity, regular reflection, Mach reflection, arbitrary discontinuity decay, limiter, approximation order

DOI: http://doi.org/10.33257/PhChGD.26.8.1238


Том 26, выпуск 8, 2025 год



В рамках данной работы представлены результаты верификационных расчетов обтекания угла сжатия с углом наклона поверхности в диапазоне от 20…49 градусов потоком воздуха или аргона. Для численного моделирования были выбраны исходные данные, соответствующие циклу стендовых экспериментов, выполненных на ударной трубе университета Торонто [Deschambault R.L. and all Glass I.I. JFM, 1983]. Выполнено сравнение расчетных данных для случаев переходного и двойного маховских отражений, полученных с применением различных численных моделей. Дана оценка влияния различных элементов использованных численных схем на точность воспроизведения наблюдаемых в эксперименте газодинамических структур.

падающая ударная волна, отраженная ударная волна, ножка Маха, контактный разрыв, регулярное отражение, маховское отражение, распад произвольного разрыва, лимитер, порядок аппроксимации

DOI: http://doi.org/10.33257/PhChGD.26.8.1238


Том 26, выпуск 8, 2025 год



1. Семенов А.Н., Березкин М.К., Красовская И.В. Классификация разновидностей отражения ударной волны от клина. Часть 1. Границы и области существования различных типов отражения // ЖТФ. 2009. Т. 79, № 4, С. 46-51
2. Семенов А.Н., Березкин М.К., Красовская И.В. Классификация разновидностей отражения ударной волны от клина. Часть 2. Экспериментальное и численное исследование разновидностей маховского отражения // ЖТФ. 2009. Т. 79, № 4, С. 52-58
3. Георгиевский П.Ю., Максимов А.Н., Фокеев В.П. Отрицательное маховское отражение с множественными тройными конфигурациями при дифракции ударной волны на клине //Письма в Журнал технической физики. 2021. Т. 47, №. 20, С. 11-15.
4. Булат М.П. и др. Численное моделирование регулярного и маховского отражения ударной волны от стенки // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оп-тики. – 2017. Т. 17, №. 5, С. 920-928.
5. Борисов В.Е., Луцкий А.Е. Моделирование перехода между регулярным и маховским отражением ударных волн с помощью неявной схемы на основе методов LU-SGS и BiCGStab // Препринты ИПМ им. М.В. Келдыша. 2016. № 68, 36 с.
6. Ivanov M.S. et al. Viscosity effects on weak irregular reflection of shock waves in steady flow // Progress in aerospace sciences. 2010. Т. 46, №. 2-3, С. 89-105.
7. Суржиков С.Т. Численное моделирование ударно-волнового взаимодействия с ламинарным пограничным слоем при гиперзвуковом обтекании моделей с изломом образующей//Физико-химическая кинетика в газовой динамике. 2019. Т.20, вып. 4. http://chemphys.edu.ru/issues/2019-20-4/articles/892
8. Иванов И.Э., Крюков И.А., Ларина Е.В. Численное моделирование взаимодействия ударных волн с пограничными слоями для течения в угле сжатия // Физико-химическая кинетика в газовой динамике. 2013. Т.14, вып. 4. http://chemphys.edu.ru/issues/2013-14-4/articles/424/
9. Wu K., Zhang G., Kim H. D. Study on the Mach and regular reflections of shock wave // Journal of Visualization. 2019. Т. 22, №. 2, С. 283-303.
10. Wu K. et al. Effect of the wall temperature on Mach stem transformation in pseudo-steady shock wave reflections // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2020. Т. 147, С. 118927.
11. Яцухно Д.С., Суржиков С.Т. Метод расщепления по физическим процессам в задаче моделирования обтекания перспективного высокоскоростного летательного аппарата // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. «Машиностроение». 2018. № 1, С. 20−33.
12. Surzhikov S.T. Validation of computational code UST3D by the example of experimental aerodynamic data // Journal of Physics: Conference Series. – IOP Publishing, 2017. Т. 815, №. 1.
13. Краснов Н.Ф. Аэродинамика Ч.1. Основы теории. Аэродинамика профиля и крыла.: Учебник для студентов втузов. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш. школа, 1980. – 495 с., ил.
14. Kim K.H., Kim C. Accurate, efficient and monotonic numerical methods for multi-dimensional compressible flows: Part II: Multi-dimensional limiting process // Journal of computational physics. 2005. Т. 208, №. 2, С. 570-615.
15. Sweby P.K. High resolution schemes using flux limiters for hyperbolic conservation laws // SIAM journal on numerical analysis. 1984. Т. 21, №. 5, С. 995-1011.
16. Blazek J. Computational fluid dynamics: principles and applications. – Butterworth-Heinemann, 2015.
17. Kitamura K., Shima E. A new pressure flux for AUSM-family schemes for hypersonic heating computations // 20th AIAA Computational Fluid Dynamics Conference. 2011. С. 3056.
18. Chen S. et al. An improved AUSM-family scheme with robustness and accuracy for all Mach number flows // Applied Mathematical Modelling. 2020. Т. 77, С. 1065-1081.
19. Deschambault R.L., Glass I.I. An update on non-stationary oblique shock-wave reflections: actual isopycnics and numerical experiments // Journal of Fluid Mechanics. 1983. Т. 131, С. 27-57.