In the context of the interaction between a moving plane shock wave and an inclined wall (wedge), it is possible to distinguish four distinct shock reflection configurations. These shock wave reflections, which depend on the characteristics of the incident shock wave and the geometry of the surface that it interacts with, are (i) regular reflection (RR), (ii) simple Mach reflection (SMR), (iii) transition Mach reflection (TMR), and (iv) double Mach reflection (DMR). The impact of these shock reflections on flow properties can be significant so understanding them is important when predicting the behavior of shock waves in more complex flow configurations. Previous research works have explored the referred shock reflections through both numerical and experimental approaches, employing various gases and different flow and geometrical configurations. The present study involves the use of a high-fidelity computational fluid dynamics (CFD) tool, known as PeleC, which is a compressible solver based on AMReX specifically designed to handle complex flow configurations. Accordingly, by solving the time-dependent Euler equations for various 2D flow configurations, this work studies shock wave reflections accounting for four different Mach-based operating conditions and compares and analyzes the resulting density profiles on the wedge wall with experimental data. To strike a balance between model accuracy and computational efficiency, adaptive mesh refinement (AMR) is incorporated, and a mesh independence study is performed by varying the number of AMR levels. The results of this study demonstrate the capabilities of the CFD tool employed as it accurately predicts the sensitivity of wave characteristics to different operating conditions.


翻译:在移动平面激波与斜壁(楔形体)相互作用的过程中,可区分出四种不同的激波反射构型。这些激波反射取决于入射激波特性及其相互作用的表面几何形状,分别为:(i) 正规反射(RR)、(ii) 简单马赫反射(SMR)、(iii) 过渡马赫反射(TMR)及 (iv) 双马赫反射(DMR)。此类激波反射对流动特性的影响可能十分显著,因此理解它们对于预测更复杂流动构型中的激波行为至关重要。已有研究通过数值与实验方法,采用不同气体及各类流动与几何构型探讨了上述激波反射。本研究采用一种高保真计算流体动力学(CFD)工具 PeleC,该工具是基于 AMReX 框架、专为处理复杂流动构型设计的可压缩求解器。据此,通过求解不同二维流动构型下的时间相关欧拉方程,本研究研究了涵盖四种不同马赫数工况的激波反射,并将楔形壁面上所得密度剖面与实验数据进行了对比分析。为兼顾模型精度与计算效率,引入了自适应网格加密(AMR)技术,并通过改变 AMR 层级数量开展了网格无关性研究。研究结果表明,所采用的 CFD 工具能够准确预测波系特性对不同工况的敏感性。

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