بررسي كيفي اندركنش موج ضربه‌اي و جريان‌ مغشوش دو بعدي با استفاده از روش عددي ENO

Qualitative study of interaction between the shock wave and two-dimensional turbulence flow by using ENO numerical method

در تحقيق حاضر اندركنش جريان مغشوش و موج ضربه‌اي مورد توجه قرار گرفته است. به اين منظور جريان‌هاي آشفته‌اي با شدت اغتشاشي و طول مشخصه اغتشاشي متفاوت توليد و اثر آنها بر روي موج ضربه‌اي مورد بررسي قرار گرفته است. در اين تحقيق معادلات ناوير استوكس در حالت دو بعدي و با استفاده از گسسته‌سازي زماني- مكاني با دقت بالا به صورت عددي حل شده است. در گسسته‌سازي مكاني از دو روش استفاده شده است. در جهت عمود بر موج ضربه‌اي از يك حلگر بسيار دقيق با روش ذاتي بدون نوسان با دقت مرتبه شش و در جهت موازي با موج ضربه‌اي از روش پده مرتبه شش استفاده شده است. همچنين، انتگرال‌گيري زماني به روش رونگ كوتاي مرتبه سوم انجام شده است. نتايج نشان مي‌دهد كه به طور كلي سطح انرژي آشفتگي در عرض موج ضربه‌اي افزايش پيدا مي‌كند. در عبور ازموج ضربه-اي، اغتشاشات با طول مشخصه بزرگ‌تر و شدت اوليه بيشتر افزايش بيشتري در سطح انرژي آشفتگي نشان مي‌دهند. همچنين مشاهده شد كه محل استقرار موج ضربه‌اي بسيار وابسته به شدت اغتشاشات جريان بالا دست مي‌باشد ولي حساسيتي نسبت به طول مشخصه آنها ندارد.

In this research, interaction of a shock wave with incoming turbulent flow is investigated. To this end, different turbulent flows with different intensities and integral length scales are generated and impact of these turbulent flows on a shock wave are examined. In this study, two-dimensional Navier-Stokes equation is numerically solved using a high order spatial-temporal discretization. For spatial discretization, two different methods are implemented. In stream wise direction, i.e. perpendicular to the shock wave, a sixth-order accurate essentially non-oscillatory method (ENO) has been used which is able to capture the shock wave. In spanwise direction, i.e. parallel to the shock wave, a sixth-order Pade scheme has been used which is able to accurately capture small scale flow field structures. Time integration is performed using a third-order Runge-Kutta method. Overall, it has been observed that the turbulent kinetic energy increases across the shock wave. Fluctuations with larger integral length scale show higher turbulent kinetic energy increase across the shock wave. Further, it has been observed that although the integral length scale of the upstream fluctuations does not influence the location of the shock, the intensity of the upstream fluctuations have a profound effect on the shock wave location.