Simulación numérica de flujos supersónicos e hipersónicos

Abstract

En este trabajo varias simulaciones de flujos supersónicos (M > 1) e hipersónicos (M 1), son construidas utilizando el ejecutable rhoCentralFoam del paquete de herramientas de libre distribución que provee openfoamTM [1, 2]. En flujos supersónicos e hipersónicos se requieren esquemas numéricos que permitan capturar discontinuidades (p. ej. ondas de choque, superficies de contacto), con precisión y sin oscilaciones espurias. En métodos caracterizados por su efectividad en capturar estas discontinuidades, la generación de los correspondientes flujos numéricos generalmente involucra el uso de solvers de Riemann (1989). Estos solver s, si bien efectivos, son de por si complejos y difíciles de implementar en una malla con celdas poliédricas y arbitrario número de caras (Ncaras > 3). Una técnica alternativa que no utiliza solvers de Riemann y que también provee soluciones con adecuada exactitud y sin oscilaciones utilizando esquemas centrales, ha sido propuesta por Kurganov et al. [3, 4]. Esta técnica alternativa ha sido implementada en openfoamTM y es utilizada con rhoCentralFoam. Las simulaciones a presentar incluyen los flujos externos sobre cuerpos romos (bidimensionales y axial simétricos) y la combinación flujo externointerno propia de una toma de aire supersónica. Los resultados obtenidos con estas simulaciones se comparan con los analíticos, numéricos o experimentales producidos por otras fuentes.