CFD技術(shù)發(fā)展及其在航空領(lǐng)域中的應(yīng)用進展

羅 磊，高振勛，蔣崇文

（北京航空航天大學(xué)航空科學(xué)與工程學(xué)院，北京100191）

計算流體力學(xué)（Computational Fluid Dynamics，CFD）自20世紀(jì)60年代隨計算機技術(shù)的不斷進步而迅速發(fā)展，如今已深入到包括航空、航天、船舶、水利、冶金、建筑、化工等工程領(lǐng)域的各個方面，取得了巨大的成就。航空領(lǐng)域是最早應(yīng)用和發(fā)展CFD技術(shù)的領(lǐng)域，在半個多世紀(jì)的時間里，航空工程界形成了一套行之有效的CFD技術(shù)應(yīng)用方式，充分合理地利用CFD技術(shù)優(yōu)勢，有效縮短了技術(shù)研發(fā)與型號研制的周期。在當(dāng)今航空領(lǐng)域迅猛發(fā)展的形式下，CFD技術(shù)展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用價值和發(fā)展?jié)摿Α１疚闹荚诰C述CFD技術(shù)近期的發(fā)展情況，并展望未來CFD技術(shù)的發(fā)展方向，以及介紹CFD技術(shù)在航空領(lǐng)域應(yīng)用的現(xiàn)狀。

1 CFD技術(shù)發(fā)展

隨著CFD技術(shù)發(fā)展的深入，CFD面臨著越來越多的困難。本文從計算格式、網(wǎng)格方法、湍流模擬等方面介紹CFD技術(shù)的最新發(fā)展情況。

在CFD領(lǐng)域中，低階格式由于其魯棒性和可靠性，被廣泛用于工程實際的計算中。盡管低階格式已在復(fù)雜外形的復(fù)雜流動數(shù)值模擬中取得了巨大成功, 但低階格式具有較大的數(shù)值耗散與色散。對于復(fù)雜問題，如含有激波、湍流、非線性作用和多尺度問題，必須采用耗散和色散小的高階格式。高階格式比低階格式達到相同精度的效率更高也是其在工程應(yīng)用中的一大優(yōu)勢。近幾年發(fā)展較多的高階格式有：有限差分高階格式[1]、間斷Galerkin有限元法[2]、ENO/WENO有限體積法[3]、有限譜差分法[4]、有限譜體積法[5]、混合DG/FV方法[6]。其中，間斷Galerkin有限元法和相應(yīng)的混合方法由于其優(yōu)越性，成為高階格式研究的熱點。……