Lakireddy Bali Reddy College of Engineering (LBRCE) 使用 CFD Cradle 軟件的scFLOW模塊，探索航天飛機再入飛行器的凹度對流動物理現(xiàn)象和熱分布模式的影響，LBRCE航空航天工程系成立于2011年，發(fā)表了多篇研究論文并參與了多項研究活動，還配備了多個先進的實驗室，擁有獨立的空氣動力學(xué)和飛機結(jié)構(gòu)研究小組，以及多項研究出版物。
LBRCE航空航天工程系正在開展一個設(shè)計可重復(fù)使用航天器的項目。
在任何可重復(fù)使用的航天器的設(shè)計中，成功的一個重要因素是航天器在多次再入條件下的生存能力。
為了實現(xiàn)這一目標(biāo)，研究團隊熱衷于探索具有不同凹凸度的再入飛行器的凹度如何改變流動物理現(xiàn)象和熱分布模式。
一般來說，幾乎所有可重復(fù)使用的航天飛機的重返大氣層都類似于一個大迎風(fēng)面的平板，因
為它的迎風(fēng)面是平坦的。
為了解決這個問題，團隊使用了完整的三維 Navier-Stokes 方程。在這種方法中，方程在一個薄凹板上以不同的攻角對高超聲速流動進行求解。將不同偏心板的峰值溫度和阻力系數(shù)與垂直于流動的平板的峰值溫度和阻力系數(shù)進行比較。空氣被假定為熱完全氣體。將不同偏心度的凹板的總傳熱率和峰值熱通量與平板進行了比較。
航空航天工程系在此研究應(yīng)用中使用了商用的分析工具。
然而，軟件處理這種高速流動物理的能力是有限的。
對于高速可壓縮流，面臨求解器的高度不穩(wěn)定性的問題。
此外，與現(xiàn)有文獻相比，仿真數(shù)據(jù)在穩(wěn)定性、收斂性和準(zhǔn)確性方面存在一定的挑戰(zhàn)。
為了解決列出的一些問題，團隊開始使用 MSC Software 的商用求解器 scFLOW V14.1 來計算分析航天飛機中使用的凹腹面的可行性。
使用 scFLOW 中可用的一流發(fā)散控制方法，能夠解決圍繞發(fā)散以及求解器高度不穩(wěn)定性的問題。
此外，借助 MSC Software 靈活的許可系統(tǒng)，能夠同時運行三個仿真，從而節(jié)省時間。項目還利用了 scFLOW 卓越的可擴展性功能，被證明有助于更快的解決方案。
圖1: 可重復(fù)使用的航天飛機的二維視圖
使用 scFLOW，能夠獲得許多顯著優(yōu)勢，詳情如下：
節(jié)約時間：
由于具有快速自動網(wǎng)格生成器、強大的求解器功能、有效發(fā)散控制方法的速度以及非常強大的后處理等特性，學(xué)生們能夠顯著減少整體仿真時間。
此外，scFLOW 在 CFD 仿真的每個階段并行化的能力證明有助于減少仿真時間。
結(jié)果
，學(xué)生團隊能夠在短短一個月內(nèi)在如此復(fù)雜的
領(lǐng)域進行深入研究，使他們能夠在其中一個享有盛譽的會議——第 46 屆全國流體力學(xué)和流體動力會議 (FMFP) 上提交研究論文（于 2019 年 12 月 9 日至 11 日在印度哥印拜陀 PSG 技術(shù)學(xué)院舉行）。
易于使用：
使用 scFLOW 的學(xué)生發(fā)現(xiàn)它易于使用，尤其是在涉及離散化或求解器設(shè)置方法等過程時。團隊還對項目中使用的cradle軟件的后處理功能印象深刻。
