针对高超声速气动热数值模拟的网格尺度问题,以双椭球外形为研究对象,开展了法向网格增长比对热环境计算结果影响的研究。结果表明:法向网格增长比不宜过大,否则流场结构会发生改变,导致热流计算结果不准确。基于MOE方法将计算热流值进行插值处理获得了热流"精确值",并以该值为参考量化了法向网格增长比的网格无关范围,当法向网格增长比控制在1.02~1.21时,热流计算结果对网格的依赖性较小。计算热流值与试验值对比良好,有较高可信度。

采用不同数值模拟方法,对双椭球外形高超声速绕流的气动热环境进行了模拟预测,对比分析了计算网格、数值格式、湍流模型等对计算结果的影响。数值模拟表明,双椭球超声速绕流在相贯线附近会发生激波与边界层干扰,引起分离旋涡并诱发流动转捩,从而改变边界层流动状态,并直接影响热流分布。层流和全湍流计算得到的热流分布与实验数据存在偏差,而转捩模式能够更为准确地预测热流分布;大涡模拟捕捉到了分离诱导转捩的时空发展过程,发现流场涡系结构的发展演化与热流分布具有直接相关性。