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第30卷第5期
可压缩平面Poiseuille流不稳定性的线性稳定性分析和气体动力学方案(GKS)模拟

安基塔·米塔尔,巴伊兰·夏尔马&莎拉·吉里马吉

Commun公司。计算。物理。,30(2021年),第1323-1345页。

在线发布:2021-10

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  • 摘要

有壁流动中流动不稳定性的基本性质发生变化马赫数。本研究的目标是双重的,(i)使用线性稳定性分析(LSA)计算高马赫数Poiseuille流中的不稳定模式以及(ii)对不稳定性发展进行直接数值模拟(DNS)使用基于气体动力学方法(GKM)的求解器进行代码验证与LSA结果进行比较。在以下情况下执行LSA和DNS从中等超音速到高超音速,一系列马赫数下的泊肃叶流动。首先,LSA用于识别范围内最不稳定的模式马赫数。然后,我们执行两组GKM-DNS,以在马赫数范围内验证LSA结果。在第一组模拟中,背景场最初受到LSA确定的最不稳定模式和演化的干扰被监控。结果表明,GKM-DNS准确地捕捉到了指数增长所有马赫数的动能。第二组GKM-DNS模拟是通过将背景压力场与随机初始扰动叠加来执行。在初始瞬态期后,LSA预测的模式主导DNS流场演变。GKM-DNS在每个马赫数下都能很好地复制主导不稳定性的波矢和振型。这些见解高速Poiseuille流的线性状态和GKM的验证对于理解和模拟有壁流动。

  • AMS主题标题

76F06、76K05、76N99

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有壁流动中流动不稳定性的基本性质发生变化马赫数。本研究的目标是双重的,(i)使用线性稳定性分析(LSA)计算高马赫数Poiseuille流中的不稳定模式以及(ii)对不稳定性发展进行直接数值模拟(DNS)使用基于气体动力学方法(GKM)的求解器进行代码验证与LSA结果进行比较。在以下情况下执行LSA和DNS从中等超音速到高超音速,马赫数范围内的泊松叶流动。首先,LSA用于识别范围内最不稳定的模式马赫数。然后,我们执行两组GKM-DNS,以证实马赫数范围内的LSA结果。在第一组模拟中,背景场最初受到LSA确定的最不稳定模式和演化的干扰被监控。结果表明,GKM-DNS准确地捕捉到了指数增长所有马赫数的动能。第二组GKM-DNS仿真是通过将背景压力场与随机初始扰动叠加来执行。在初始瞬态期后,LSA预测的模式主导DNS流场演变。GKM-DNS在每个马赫数下都能很好地复制主导不稳定性的波矢和振型。这些见解高速Poiseuille流的线性状态和GKM的验证对于理解和模拟有壁流动。

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有壁流动中流动不稳定性的基本性质发生了变化马赫数。本研究的目的有两个,(i)使用线性稳定性分析(LSA)计算高马赫数泊肃叶流中的不稳定模式以及(ii)对不稳定性发展进行直接数值模拟(DNS)使用基于气体动力学方法(GKM)的求解器进行代码验证与LSA结果进行比较。在以下情况下执行LSA和DNS从中等超音速到高超音速,马赫数范围内的泊松叶流动。首先,LSA用于识别范围内最不稳定的模式马赫数。然后,我们执行两组GKM-DNS,以在马赫数范围内验证LSA结果。在第一组模拟中,背景场最初受到LSA确定的最不稳定模式和演化的干扰被监控。结果表明,GKM-DNS准确地捕捉到了指数增长所有马赫数的动能。第二组GKM-DNS仿真是通过将背景压力场与随机初始扰动叠加来执行。在初始瞬态期后,LSA预测的模式主导DNS流场演变。GKM-DNS在每个马赫数下都能很好地复制主导不稳定性的波矢和振型。这些见解高速Poiseuille流的线性状态和GKM的验证对于理解和模拟有壁流动。

Ankita Mittal、Bajrang Sharma和Sharath S.Girimaji。(2021). 可压缩平面Poiseuille流不稳定性的线性稳定性分析和气体动力学方案(GKS)模拟。计算物理中的通信.30(5).1323-1345.doi:10.4208/cicp。OA-2021-0053号文件
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