道格拉斯L.桑达克-科学计算和可视化，波士顿大学
介绍
从喷气发动机喷嘴到木管乐器，流体与固体的相互作用可以产生声音。一种已经被广泛澳门威尼斯人注册网站研究的声音产生几何形状是边缘，它由一股空气冲击在楔子的一点上组成。在本澳门威尼斯人注册网站研究中进行了模拟，以检验边缘的详细非定常流体力学。本文提出的最初二维模拟是基于Brown[1]实验澳门威尼斯人注册网站研究中的一种构型。
模拟
本仿真选择的情况下，射流马赫数为0.0514，射流-楔形间距为4.0，经射流宽度归一化。模拟使用的是由NASA开发的一个三维、非定常、可压缩、有限差分CFD程序Overflow[2]。该区域采用三个网格进行离散化：建模喷嘴的87×31网格、建模喷嘴的337×81近体网格和建模喷嘴的111×81远场网格。图1显示了整个域的网格，图2显示了楔形撞击区域的特写。
模拟采用中心差分，右侧为矩阵耗散，左侧为对角化标量五对角格式，低马赫数预处理。为每个全局时间步执行120个双时间步子迭代，以在内部迭代上实现L2规范的大约三个数量级的收敛水平。时间步长的选择使得每个周期大约有100个全局步长，其中一个“周期”是喷气机的一次上下拍打运动。
结果
将仿真初始化为静态状态，在喷嘴入口处脉冲施加固定的总压和总温度。通过对楔面和自由场的4个数值压力丝锥的监测，推导出了启动瞬态稳定。在靠近前缘的楔形表面上进行数值抽头产生的压力轨迹的FFT如图3所示。实验频率为1936 Hz，用红线表示，模拟中的主导频率为2099 Hz，比实验高约8.4%。
可视化序列
视频序列显示了大约一个完整周期内的一系列涡度等高线图，顺时针涡度为红色，逆时针涡度为蓝色。
每一帧都显示了一对涡街，它们是由射流中的涡度与楔的相互作用产生的。当涡旋穿过楔体上的边界层时，涡旋将具有相反方向涡量的边界层拉离，从而引起一系列的分离和再附着。（86kb QuickTime）
结论与未来工作
采用二维数值模拟的方法澳门威尼斯人注册网站研究了边缘波的非定常流体力学。模拟频率与实验值的误差在8.4%以内。射流涡度与楔面边界层涡度之间存在复杂的相互作用。虽然在文献中已经报道了边缘流是真正的二维，但模拟正在进行中，以确定是否确实存在任何三维效应。
参考文献
[1] Brown, g.b.，“漩涡运动导致边缘音调”，《伦敦物理学会学报》，第49卷，第493-507页，1937年。[10]王晓明，王晓明，“基于CFD的翼身分离仿真澳门威尼斯人注册网站研究”，航空工程学报，2004,8(4):557 - 557。