超音速进气道流场快速软件——Hi-FlowIntake

Hi-FlowIntake是超音速进气道流场快速计算软件,它利用波系解析或PNS(抛物N-S方程)方法在几分钟之内快速获得进气道的流量、流量系数、总压恢复系数、升压比、压力畸变系数等参数,用于高超音速吸气式发动机的快速配置选型、性能快速预测、波系研究。

超音速进气道流场存在等熵压缩、强膨胀波、激波和附面层,以及它们之间的相互干扰产生的新的结构,必须通过全域耦合方式才能求解,但在超音速和高雷诺数条件下,流场的椭圆性影响很弱,主要是双曲/抛物性影响。也就是说,流场信号主要是向下游传播,以及横向传播。向上游传播的信号极弱,对于选型阶段的快速分析,其作用可以忽略。于是,可以将描述流场运动的Navier-Stokes方程中的流向扩散项去掉。这样,PNS方法正是利用超音速流场的这一特点,将全空间的时间推进方式求解用从上游到下游逐步推进的空间方式求解来替代。这样不仅可以使得计算速度加快一个量级,而且使得对内存的需求也大幅度降低。

Hi-FlowIntake的主要优点是:

1) 计算速度快,适合于进气道优化选型设计;

2) 计算方法可靠、针对性强,可以较为准确的捕获进气道的波系结构。

应用案例:二维进气道流动模拟

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