摘要：在超声速度下，当气体与车辆表面（例如边界层和冲击波）相互作用时，就会发生复杂性。研究人员能够在3D中首次观察到模拟的新障碍。...

在超声速度下，当气体与车辆表面（例如边界层和冲击波）相互作用时，就会发生复杂性。伊利诺伊州Urbana-Champaign大学Grainger工程学院航空工程系的研究人员能够在3D中首次观察模拟的新障碍。

完全3D模拟需要大量的处理能力，这使得工作昂贵。黛博拉·莱文（Deborah Levin）和她的博士学位使两件事成为可能。学生Irmak Taylan Karpuzcu将进行研究：Frontera的时间，德克萨斯州高级计算中心的国家科学基金会资助的领导力级计算机系统，以及列文（Levin）前几位前研究生在往年开发的软件。

“无论流量几何形状如何，过渡流是3D且不稳定的。2000年代初在3D进行了实验，没有提供足够的数据来确定任何3D效果或不稳定，因为圆锥形模型周围没有足够的传感器。那时，这是可能的。 “我们有这些数据可以进行比较，但是现在将完整的图片放在3D中，情况是不同的。通常，您希望圆锥体周围的流量是同心丝带，但是我们注意到单锥形和双锥形形状的冲击层中的流量中断。”

卡普兹库说，他们观察到圆锥尖端附近的断裂，并在空气分子更加靠近的地方进行冲击波，从而使它们更具粘性和16马赫。

“随着您增加马赫数，冲击越来越靠近地面并促进了这些不稳定性。以每种速度运行模拟会太昂贵，但是我们确实在6马赫上运行了它，并且没有看到流动的突破。”

Karpuzcu说，锥几何形状代表了许多高超音速车的简化版本，并了解流动如何影响表面特性可以帮助导致设计考虑因素。

“我们小组的内部软件使得在并行处理器中运行模拟是有效的，因此它的速度要快得多。在高速条件下实验的数据已经有了数据，因此我们对模拟的外观有了一些直觉，但是在3D中，我们发现了我们没想到看到的休息时间。”

他说，对他来说，最困难的部分是分析为什么流动中的突破发生。

"The flow should be going in all directions, but uniformly. We needed to justify what we were seeing. Our literature review indicated that a linear stability analysis based on triple-deck theory can be applied to this flow. After analyzing the complex formulations and connecting them to our case, we developed a code to numerically simulate the problem again. Running the 3D direct simulation Monte Carlo simulation is hard, but then we set up a second computer program to make sure everything works and is within the我们的流动条件的限制。

卡普兹库说，直接模拟蒙特卡洛的美丽是，它流动中的每个空气分子并捕获冲击。

“当您使用其他方法计算流体动力学时，这都是决定性的。当我们将粒子引入流场时，有可能该粒子与其他粒子或任何基于物理的公式相关的任何固体表面的可能性，但是输出是骰子的卷。确保流场内有足够的颗粒，并正确捕获碰撞。”