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Numerical prediction of inner turbulent flow in conical diffuser by using a new five-point scheme and DLR k-ε turbulence model 被引量:2
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作者 蒋光彪 何永森 +1 位作者 舒适 肖映雄 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS 2008年第S1期181-186,共6页
The internal turbulent flow in conical diffuser is a very complicated adverse pressure gradient flow.DLR k-ε turbulence model was adopted to study it.The every terms of the Laplace operator in DLR k-ε turbulence mod... The internal turbulent flow in conical diffuser is a very complicated adverse pressure gradient flow.DLR k-ε turbulence model was adopted to study it.The every terms of the Laplace operator in DLR k-ε turbulence model and pressure Poisson equation were discretized by upwind difference scheme.A new full implicit difference scheme of 5-point was constructed by using finite volume method and finite difference method.A large sparse matrix with five diagonals was formed and was stored by three arrays of one dimension in a compressed mode.General iterative methods do not work wel1 with large sparse matrix.With algebraic multigrid method(AMG),linear algebraic system of equations was solved and the precision was set at 10-6.The computation results were compared with the experimental results.The results show that the computation results have a good agreement with the experiment data.The precision of computational results and numerical simulation efficiency are greatly improved. 展开更多
关键词 conical DIFFUSER turbulent flow DLR k-ε turbulence model 5-point scheme ALGEBRAIC MULTIGRID method(AMG)
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一种改进的近岸波浪破碎数值模型 被引量:13
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作者 李绍武 李春颖 +1 位作者 谷汉斌 时钟 《水科学进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第1期36-41,共6页
提出一种基于完全非线性Boussinesq方程的改进波浪破碎模型,用于模拟近岸浅水波浪破碎。模型借助水滚的概念,提出一种确定k方程紊动模式中紊动源项的计算公式,通过解k方程计算Boussinesq方程中的涡黏系数,实现对破碎波的模拟。岸边界采... 提出一种基于完全非线性Boussinesq方程的改进波浪破碎模型,用于模拟近岸浅水波浪破碎。模型借助水滚的概念,提出一种确定k方程紊动模式中紊动源项的计算公式,通过解k方程计算Boussinesq方程中的涡黏系数,实现对破碎波的模拟。岸边界采用窄缝法,使得模型可用于波浪爬坡的计算。用实验室实测波高和增减水资料对模型进行了验证,得到了一致的结果。紊动源、紊动动能以及紊动耗散率的计算结果表明:①在破波点处紊动源项值最大,随着波浪向岸边传播,逐渐减小;②破波点处,水平方向的对流和扩散在紊动能量输移中发挥重要作用;③岸边附近紊动源与紊动耗散接近平衡。 展开更多
关键词 完全非线性 BOUSSINESQ方程 波浪破碎 水滚 k-ε方程紊动模式
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不可压N-S方程高效算法及二维槽道湍流分析 被引量:13
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作者 李新亮 马延文 傅德薰 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2001年第5期577-587,共11页
构造了基于非等距网格的迎风紧致格式,并将其与三阶精度的Adams半隐方法相结合,构造了求解不可压N-S方程高效算法.该算法利用基于交错网格的离散形式的压力Poisson方程求解压力项,解决了边界处的残余散度问题;同时... 构造了基于非等距网格的迎风紧致格式,并将其与三阶精度的Adams半隐方法相结合,构造了求解不可压N-S方程高效算法.该算法利用基于交错网格的离散形式的压力Poisson方程求解压力项,解决了边界处的残余散度问题;同时还利用快速Fourier变换将方程的隐式部分解耦,离散后的代数方程组利用追赶法求解,大大减少了计算量.通过对二维槽道流动的数值模拟,证实了所构造的数值方法具有精度高,稳定性好,能抑制混淆误差等优点,同时具有很高的计算效率,是进行壁湍流直接数值模拟的有效方法. 在数值模拟的基础上对一维槽道流动进行了分析,得到了Reynolds数从6000到15000的二维流动饱和态解(所谓“二维槽道湍流”);定性及定量结果均与他人的数值计算结果吻合十分理想.对流场进行了统计分析,指出了“二维湍流”与三维湍流统计特性的区别. 展开更多
关键词 非等距网格 迎风紧致格式 不可压N-S方程 “二维湍流” 混沌 湍应力
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高阶精度方法下的湍流生成项对低速流动数值模拟的影响研究 被引量:5
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作者 王运涛 孙岩 +1 位作者 李松 李伟 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2015年第3期325-329 352,352,共6页
基于雷诺平均的Navier-Stokes方程和结构网格技术,采用五阶空间离散精度的WCNS格式,开展了SST两方程模型不同湍流生成项对低速流动数值模拟的计算分析。主要目的是为高阶精度格式在复杂外形上的应用提供技术支撑。计算模型包含了低速NLR... 基于雷诺平均的Navier-Stokes方程和结构网格技术,采用五阶空间离散精度的WCNS格式,开展了SST两方程模型不同湍流生成项对低速流动数值模拟的计算分析。主要目的是为高阶精度格式在复杂外形上的应用提供技术支撑。计算模型包含了低速NLR7301两段翼型和Trap Wing高升力构型,研究内容主要包括不同湍流生成项对收敛历程、边界层湍流粘性系数分布、边界层速度分布、压力系数分布、气动特性的影响。在与试验数据对比的基础上,计算结果表明:对于低速二维流动,不同湍流生成项对收敛历程有比较明显的影响,对附面层湍流粘性系数分布和速度型影响不明显,不同湍流生成项主要影响主翼前缘的吸力峰值,进而影响升力系数和压差阻力系统;对于低速三维流动,不同湍流生成项对低速流动的收敛特性影响不明显,对翼梢涡的模拟精度有比较明显的影响,进而影响翼梢站位的压力分布和总体气动特性。 展开更多
关键词 湍流生成项 低速流动 高精度计算 WCNS格式 RANS方程 SST湍流模型
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高阶精度方法下的湍流生成项对跨声速流动数值模拟的影响研究 被引量:3
5
作者 王运涛 孙岩 +1 位作者 李松 李伟 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2015年第1期25-30,共6页
利用五阶空间离散精度的WCNS格式和多块结构网格技术,通过求解雷诺平均NS方程,开展了SST两方程模型不同湍流生成项组合方式对跨声速流动数值模拟影响的计算分析。研究的主要目的是为高阶精度格式在复杂外形上的工程应用提供技术支撑。... 利用五阶空间离散精度的WCNS格式和多块结构网格技术,通过求解雷诺平均NS方程,开展了SST两方程模型不同湍流生成项组合方式对跨声速流动数值模拟影响的计算分析。研究的主要目的是为高阶精度格式在复杂外形上的工程应用提供技术支撑。计算模型采用了RAE2822超临界翼型和DLR-F6翼身组合体构型。研究内容主要包括不同湍流生成项对残差收敛历程、边界层湍流粘性系数分布、边界层速度分布、压力系数分布以及模型整体气动力特性的影响。不同湍流生成项组合方式的流场计算结果还与风洞试验数据进行了对比。研究结果表明:对于小迎角不存在明显分离的跨声速流动,不同湍流生成项对流场的高精度计算结果的影响很小,可以不用考虑。 展开更多
关键词 湍流生成项 跨声速流动 高精度计算 WCNS格式 RANS方程 SST湍流模型
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氧碘化学激光器组分超音速混合反应数值模拟 被引量:5
6
作者 张黎 叶正寅 王刚 《光电工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第6期20-24,29,共6页
采用数值方法求解二维可压缩非定常N-S方程及组分连续方程,计算氧碘化学激光器中的组分超音速混合反应流场。空间离散格式为AUSM+-up格式,用四步龙格-库塔方法作显式时间推进,湍流粘性系数使用k-ε两方程湍流模型进行求解。假设混合气... 采用数值方法求解二维可压缩非定常N-S方程及组分连续方程,计算氧碘化学激光器中的组分超音速混合反应流场。空间离散格式为AUSM+-up格式,用四步龙格-库塔方法作显式时间推进,湍流粘性系数使用k-ε两方程湍流模型进行求解。假设混合气体为热力学完全而热值非完全气体,化学反应模型采用有限速率反应模型。使用一种松弛迭代的方法来处理化学源项的刚性问题。给出了出口处碘分子的质量分数分布,数值模拟结果与文献结果符合良好。 展开更多
关键词 氧碘化学激光器 有限速率反应模型 AUSM+-up格式 k-ε两方程湍流模型
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应用TVD格式数值分析低阻远程弹丸绕流场 被引量:2
7
作者 高旭东 姬晓辉 武晓松 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第2期180-183,共4页
从全Navier Stokes方程出发 ,结合高雷诺数两方程κ ε湍流模型 ,应用三维隐式有限体积TVD格式 ,数值仿真了低阻远程弹丸在来流马赫数Ma∞ =0 .96 ,Ma∞ =1.1和Ma∞ =2 5 ,攻角α =4°时的绕流流场。为避免分区计算而用代数方法生... 从全Navier Stokes方程出发 ,结合高雷诺数两方程κ ε湍流模型 ,应用三维隐式有限体积TVD格式 ,数值仿真了低阻远程弹丸在来流马赫数Ma∞ =0 .96 ,Ma∞ =1.1和Ma∞ =2 5 ,攻角α =4°时的绕流流场。为避免分区计算而用代数方法生成了弹丸绕流场O型网格 ,计算结果得到了清晰的流场波系结构 ,弹体的迎风面和背风面流场呈现明显的非对称性 。 展开更多
关键词 TVD格式 数值分析 绕流场 低阻远程弹丸 NAVIER-STOKES方程 湍流 炮弹
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弹丸侧喷三维干扰湍流场数值模拟 被引量:3
8
作者 高旭东 武晓松 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2002年第1期89-95,共7页
为了研究弹丸侧喷复杂干扰湍流场的特性 ,从雷诺平均的Navier Stokes方程出发 ,应用三维隐式有限体积TVD格式 ,在超声速和零迎角条件下 ,对侧喷增程无翼弹三维干扰湍流场进行了数值模拟 ,采用代数方法生成了包含弹底的弹体绕流场O型网... 为了研究弹丸侧喷复杂干扰湍流场的特性 ,从雷诺平均的Navier Stokes方程出发 ,应用三维隐式有限体积TVD格式 ,在超声速和零迎角条件下 ,对侧喷增程无翼弹三维干扰湍流场进行了数值模拟 ,采用代数方法生成了包含弹底的弹体绕流场O型网格而避免分区计算 ,为精确模拟侧喷口成功生成了侧喷口贴体网格 ,湍流模型采用高雷诺数两方程κ ε湍流模型。计算结果得到了清晰的流场波系结构 ,并从流场波系结构、弹体和弹底表面压力分布等角度与无侧喷流情况进行了对比与分析 ,表明侧喷流不仅提供增程推力 ,而且改变了弹丸阻力特性 。 展开更多
关键词 侧向喷流 弹丸 NAVIER-STOKES方程 有限体积TVD格式 数值模拟 湍流场
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氧碘化学激光器射流数值模拟方法研究 被引量:2
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作者 张黎 叶正寅 王刚 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2007年第4期344-347,共4页
为了研究氧碘化学激光器喷流流场流动情况,采用数值方法求解二维可压缩非定常Navier-Stokes方程及组分连续方程,空间离散格式为AUSM+up格式,用四步龙格-库塔方法作显式时间推进,湍流粘性系数使用k-ε两方程湍流模型进行求解。假设混合... 为了研究氧碘化学激光器喷流流场流动情况,采用数值方法求解二维可压缩非定常Navier-Stokes方程及组分连续方程,空间离散格式为AUSM+up格式,用四步龙格-库塔方法作显式时间推进,湍流粘性系数使用k-ε两方程湍流模型进行求解。假设混合气体为热力学完全而热值非完全气体,化学反应模型采用有限速率反应模型。使用一种松弛迭代的方法来处理化学源项的刚性问题。计算了一个标准算例,结果与美国GASP程序计算结果符合良好。对氧碘化学激光器流场进行了二维数值模拟,研究了该激光器中激发态氧初始产额、水蒸气含量以及不同喷管数目对增益分布的影响。结果表明,除水和增加激发态氧初始产额都可使小信号平均增益增大,采用两个碘喷管比采用一个碘喷管能够获得更大的小信号平均增益。 展开更多
关键词 激光器 氧碘化学激光器 喷流 AUSM+up格式 k-ε两方程湍流模型
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全隐式E-CUSP迎风格式大攻角分离流数值模拟 被引量:1
10
作者 郑秋亚 封建湖 梁益华 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第9期54-58,113,共6页
采用全隐式、低耗散E-CUSP格式,通过求解雷诺平均Navier-Stokes方程耦合Spalart-Allmaras(SA)湍流模型,模拟了细长旋成体在超声速、大攻角下的流场,分析了背风面涡的发展过程.结果表明:E-CUSP格式耦合SA湍流模型能够准确地模拟背风面的... 采用全隐式、低耗散E-CUSP格式,通过求解雷诺平均Navier-Stokes方程耦合Spalart-Allmaras(SA)湍流模型,模拟了细长旋成体在超声速、大攻角下的流场,分析了背风面涡的发展过程.结果表明:E-CUSP格式耦合SA湍流模型能够准确地模拟背风面的流动分离和精细的二次涡,对横向分离具有较高的模拟精度;预测的物面压力系数分布和激波位置与实验数据吻合良好,力和力矩的相对误差在1.98%之内;E-CUSP格式可用于模拟复杂的分离流动,具有高的计算精度和效率. 展开更多
关键词 Navier-Stokes方程 数值模拟 细长体 湍流模型 迎风格式 分离涡 飞行稳定性
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基于物面弱边界条件的并行全隐式流场求解方法 被引量:1
11
作者 高宜胜 伍贻兆 +1 位作者 夏健 徐兆可 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2017年第1期46-56,共11页
提出了一种基于物面弱边界条件的Navier-Stokes方程并行全隐式求解方法。首先,实现了非结构网格格点格式有限体积法的粘性物面弱边界条件。以此为基础,推导了相应的粘性Jacobian矩阵。相比传统的物面强边界条件,弱边界条件的应用简化了... 提出了一种基于物面弱边界条件的Navier-Stokes方程并行全隐式求解方法。首先,实现了非结构网格格点格式有限体积法的粘性物面弱边界条件。以此为基础,推导了相应的粘性Jacobian矩阵。相比传统的物面强边界条件,弱边界条件的应用简化了该推导过程。接着,为了解决Spalart-Allmaras(S-A)模型的收敛和保正性问题,提出了基于物面弱边界条件的S-A模型无条件保正性收敛方法,通过构造特别的隐式矩阵同时保证S-A模型的收敛和湍流工作变量的正值。流场方程全隐式时间推进和无条件保正性收敛方法所得到的线性方程组采用多色高斯-塞德尔迭代法进行求解,并由MPI实现并行化。通过若干二维和三维算例对本文所提出的方法进行了测试,其结果表明:1)随着罚系数的增大,基于弱边界条件的结果趋向于基于强边界条件的结果;2)对于力的计算,弱边界条件自动满足通量一致关系而无需特别处理。 展开更多
关键词 弱边界条件 Navicr-Stokcs方程 全隐式方法 保正性方法 湍流模型
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五阶HWCNS在低速复杂流场中的应用 被引量:1
12
作者 周云龙 刘伟 +2 位作者 董义道 王光学 邓小刚 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第4期1-7,共7页
采用五阶精度显式混合加权紧致非线性格式求解雷诺平均NS方程;利用多块对接结构网格技术,对30P-30N多段翼型进行网格收敛性研究。在不考虑转捩的情况下,采用SA一方程湍流模型研究混合加权紧致非线性格式与二阶精度MUSCL格式对该翼型压... 采用五阶精度显式混合加权紧致非线性格式求解雷诺平均NS方程;利用多块对接结构网格技术,对30P-30N多段翼型进行网格收敛性研究。在不考虑转捩的情况下,采用SA一方程湍流模型研究混合加权紧致非线性格式与二阶精度MUSCL格式对该翼型压力分布和典型站位速度型的影响,并与实验结果进行对比分析。采用混合加权紧致非线性格式和SA一方程湍流模型模拟梯形翼高升力构型低速复杂流场,通过对总体气动特性和压力分布的分析,探讨五阶精度显式混合加权紧致非线性格式在低速复杂外形流动中的应用能力。结果表明,对30P-30N三段翼型,采用全湍流模拟方法可以得到较好的压力分布;对梯形翼高升力构型,在附着流和边界层小分离情况下混合加权紧致非线性格式有较好的模拟能力。 展开更多
关键词 高精度格式 混合加权紧致非线性格式 NAVIER-STOKES方程 低速流动 湍流模型
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用TVD方法模拟喷管内的横流流场 被引量:1
13
作者 徐旭 张振鹏 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 1997年第5期53-56,77,共5页
采用显式的TVDMacCormack格式,并结合Baldwin-Lomax的代数湍流模型和低雷诺数两方程k-ε模型分别求解了喷管内横流流场的二维N-S方程,得到了与理论分析结果相近似的流场结构图谱,并对代数湍流模型和两方程模型得到的结果进行了比... 采用显式的TVDMacCormack格式,并结合Baldwin-Lomax的代数湍流模型和低雷诺数两方程k-ε模型分别求解了喷管内横流流场的二维N-S方程,得到了与理论分析结果相近似的流场结构图谱,并对代数湍流模型和两方程模型得到的结果进行了比较,表明运用两方程模型所得到的结果稍好于代数模型。 展开更多
关键词 喷管气流 流动分布 推进系统 N-S方程 TVD格式
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迎风格式的低速预处理及远场边界影响研究 被引量:3
14
作者 张强 杨永 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第3期412-416,共5页
为处理低马赫数下的流动问题,在原来可压缩流动求解器的基础上,引入Weiss-Smith预处理,根据Roe通量差分分裂(FDS)思想,修改了Roe FDS中的耗散项,并基于预处理后的方程组系数矩阵的特征系统,重新构造了主对角占优的近似因子隐式时间推进(... 为处理低马赫数下的流动问题,在原来可压缩流动求解器的基础上,引入Weiss-Smith预处理,根据Roe通量差分分裂(FDS)思想,修改了Roe FDS中的耗散项,并基于预处理后的方程组系数矩阵的特征系统,重新构造了主对角占优的近似因子隐式时间推进(AFADI),然后考察了不同远场边界对低速流动的收敛性和计算精度的影响。计算结果表明:采用预处理后,合理的设置远场边界,可以进一步改善迎风预处理格式的收敛性和准确性;采用CVBC远场边界时的收敛性均好于SFBC边界;至于计算精度,如果远场离物面较近,采用CVBC边界准确性要高于SFBC;如果远场离物面足够远,采用SFBC作为远场边界也是可以的,与CVBC边界差别很小。 展开更多
关键词 时间相关法 预处理 迎风Roe格式 近似因子 全速域流动
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求解可压缩流动的低耗散E-CUSP迎风格式性能分析
15
作者 郑秋亚 梁益华 王宝园 《空气动力学学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第3期336-340,共5页
采用对比分析的方法,对求解可压缩流动的低耗散E-CUSP(LDE)迎风格式的性能进行测评,目的是进一步更好地将其用于分离涡数值模拟。对比格式采用广泛使用的Roe格式。控制方程为Euler和雷诺平均Navier-Stokes方程耦合Spalart-Allmaras一方... 采用对比分析的方法,对求解可压缩流动的低耗散E-CUSP(LDE)迎风格式的性能进行测评,目的是进一步更好地将其用于分离涡数值模拟。对比格式采用广泛使用的Roe格式。控制方程为Euler和雷诺平均Navier-Stokes方程耦合Spalart-Allmaras一方程湍流模型,采用全隐式无分裂Gauss-Seidel线松驰时间推进方法。结果表明,LDE格式具有强的捕捉激波能力,计算结果与Roe格式一致,和实验数据吻合良好。相对于Roe格式,LDE格式具有较快的收敛速度。 展开更多
关键词 可压缩流 NAVIER STOKES方程 数值模拟 湍流模型 迎风格式
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弹丸湍流流场数值计算研究
16
作者 鞠玉涛 周长省 《南京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第6期570-574,共5页
该文对弹丸粘性绕流流场进行了数值模拟研究。数值模拟的出发方程为雷诺平均的Navier Stokes方程 ,湍流模型采用了高雷诺数k-ε两方程模型 ,应用二阶的TVD格式 ,给出了SOC形弹丸的流场波系结构和湍流粘性系数的分布规律。结果表明 ,该... 该文对弹丸粘性绕流流场进行了数值模拟研究。数值模拟的出发方程为雷诺平均的Navier Stokes方程 ,湍流模型采用了高雷诺数k-ε两方程模型 ,应用二阶的TVD格式 ,给出了SOC形弹丸的流场波系结构和湍流粘性系数的分布规律。结果表明 ,该数值计算方法可以取得高清晰度的流场结构。 展开更多
关键词 N-S方程 流弹丸 TVD格式 流场 数值模拟 空气动力学 数值计算
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超音速欠膨胀多喷管燃气射流的数值模拟 被引量:6
17
作者 朱卫兵 于洋 +2 位作者 王革 易菁 李涛 《弹箭与制导学报》 CSCD 北大核心 2004年第3期49-52,共4页
文中针对XX-XX联合动力装置尾喷管射流在超音速、欠膨胀状态下进行了三维流场数值模拟,对燃气流场中的压力、密度、马赫数的分布进行了理论计算,并对流场的激波结构进行了对比分析,控制方程为三维、雷诺平均Navier-Stokes方程及k-ε二... 文中针对XX-XX联合动力装置尾喷管射流在超音速、欠膨胀状态下进行了三维流场数值模拟,对燃气流场中的压力、密度、马赫数的分布进行了理论计算,并对流场的激波结构进行了对比分析,控制方程为三维、雷诺平均Navier-Stokes方程及k-ε二方程的湍流模型,差分格式采用具有TVD性质的二阶精度的VanLeer格式,流场计算采用贴体坐标。数值计算的结果表明,所采用的算法适合于模拟复杂射流流场,可用于火箭武器系统工程技术问题的研究。 展开更多
关键词 超音速 欠膨胀 多喷管燃气射流 数值模拟 湍流模型 贴体坐标
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