李智劳 李晓东 刘 凡

中国飞机强度研究所

某型高速飞行器非定常气动力模拟研究

李智劳 李晓东 刘 凡

中国飞机强度研究所

湍流中充斥着大大小小的涡旋，湍流是以高频扰动涡为特征的有旋的三维(有时是准二维)运动。湍流运动还由于分子粘性作用要耗散能量，只有不断从外部供给能量，湍流才能维持，因此湍流还具有耗散性。一般认为，无论湍流运动多么复杂，非稳态的N-S(纳维－斯托克斯)方程对于湍流的瞬时运动仍然是适用的。高速流动下的流场必须视为可压缩流体，本文对其进行了计算，得到了流场的分布。本文的方法对后续研究超高速飞行器的非定常气动力及由此所带来的其它力学问题有很大的帮助。

湍流；可压缩；非定常气动力

1 引言

流体力学和其他学科一样，是通过理论研究和实验分析两种基本手段发展起来的。很早就已经有理论流体力学和实验流体力学两大分支。理论分析是用数学的方法来求出问题结果。但能用数学方法求出结果的问题毕竟很少，计算流体力学正是为弥补分析方法的不足而发展起来的。

2 流体运动理论

2.1 流体运动的基本方程

在流体力学中可以将流体视为连续介质。对于牛顿流体其控制方程分别为

质量方程：

动量方程：

能量守恒控制方程为：

其中，ρ为流体密度；t为时间；u为流体速度矢量； 为Hamilton算子；

x1，x2，x3分别为笛卡尔坐标系下三个坐标变量；i，j，k分别为三个方向的单位矢量；f为作用在流体上的体积力；……