国家数值风洞(NNW)工程在高超声速中的应用研究进展

陈琦,陈坚强,袁先旭,郭启龙,万钊,邱波,李辰,张毅锋,*

1. 中国空气动力研究与发展中心 空气动力学国家重点实验室， 绵阳 621000

2. 中国空气动力研究与发展中心 计算空气动力研究所， 绵阳 621000

长期以来，中国CFD软件市场基本被国际商业软件垄断，国产CFD软件在体系化、工程化以及市场化等方面与欧美国家存在较大差距。为此，中国在2018年启动了国家数值风洞(NNW)工程，通过自主发展算法模型、研发系列CFD软件、建设高性能计算机系统，形成自主知识产权、国内开放共享的空气动力数值模拟平台，满足中国航空航天等领域对自主CFD软件产品的需求[1]。

为使国内CFD从业人员了解国家数值风洞工程，促进NNW系列软件在全国各领域的推广和应用，本文以高超声速流动为例，选取了复杂流动特征高保真模拟、复杂干扰机制高清晰认知以及多学科耦合应用3个专题，从不同角度展示NNW系列软件的应用效果和功能特点。其中，复杂流动特征专题包含微型涡流发生器在激波边界层干扰中的应用，一种雷诺平均/大涡模拟 (Reynolds-Averaged Navier-Stockes equations/Large Eddy Simulation, RANS/LES)混合模型在圆柱底部绕流中的应用，可压缩解析壁面函数在热流高效预测中的应用，以及采用直接数值模拟(DNS)在圆锥边界层Mack模态的线性和非线性演化过程中的应用等4部分内容。复杂干扰机制方面，揭示了钝舵缝隙内部涡串干扰机制，分析了吸气式飞行器进气道唇口激波振荡高低频转化过程，研究了喷流诱导回流激波产生底部高温区的现象。在多学科耦合应用方面，研究了舵面操纵下导弹的动态响应特性，计算了气动伺服弹性效应对导弹控制系统的影响，分析了化学非平衡效应对动态稳定性的影响规律。……