跨音速缓冲 — 故障排除
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缓冲未发生
实验中出现缓冲的条件，但CFD中没有再现缓冲...
这是最常见的问题。让我们按顺序检查检查点。
1. 是否为定常分析：理所当然，定常求解器中不会出现缓冲。切换到非定常。
2. 时间步长是否过大：缓冲周期的1/20以上的时间步长会导致振荡数值衰减。将 $\Delta t$ 减半。
3. 是否有初始扰动：完全对称的初始条件会导致缓冲从数值舍入误差发展需要100个周期以上。提前给定小的迎角变动来促进发展。
4. 转换位置是否正确：假设完全湍流时，从前缘的湍流边界层比实验中转换后的边界层具有更大的壁面附近动量，使得冲击波/边界层干涉减弱。重现实验转换位置（绊脚板位置）。
5. 湍流模型的影响：SA模型往往会延迟缓冲开始。尝试切换到SST $k$-$\omega$。
冲击波位置偏离实验
时间平均冲击波位置与实验不符，原因是什么？
跨音速翼型的冲击波位置对风洞壁干涉非常敏感。
| 原因 | 确认方法 | 对策 |
|---|---|---|
| 风洞壁干涉 | 自由飞行条件 vs 风洞模拟 | 包括风洞壁的建模 |
| 有效迎角偏差 | 用 $C_L$-$\alpha$ 曲线比较 | 微调迎角 |
| 远场边界过近 | 将边界距离从50c改为100c | 扩大计算区域 |
| 湍流模型依赖性 | 用多个模型比较 | 尝试SST + QCR |
| 未使用转换模型 | 用 $C_f$ 分布确认 | 启用 $\gamma$-$Re_{\theta}$ 转换模型 |
风洞壁干涉真的这么大吗？
在跨音速风洞中，壁面反射会产生阻塞效应，改变有效马赫数。OAT15A实验也公开了修正迎角（壁干涉补正后的迎角）。应该使用这个值。计算自由飞行条件时，应使用风洞修正后的迎角作为输入。
DES计算的灰色区域问题
用DDES计算缓冲时，分离区中出现了既不是RANS也不是LES的模糊区域。
这是经典DDES的灰色区域问题。在RANS到LES的转换区域，RANS型的涡粘度仍然很高，进入LES区域，导致湍流结构发展延迟。
对策如下。
1. 切换到SBES（应力混合涡模拟）：改进了灰色区域的Fluent独特方法。在应力张量水平混合RANS↔LES
2. 切换到ZDES模式2：用RANS自动检测分离位置，自动设置LES区域。在ONERAelsA代码中有实绩
3. 合成湍流注入：在RANS→LES转换面用涡旋方法等人工湍流扰动进行注入，促进LES湍流早期发展
合成湍流注入可以在Fluent中使用吗？
Fluent的SEM（合成涡方法）仅用于入口边界功能，但可以通过UDF在RANS→LES转换面注入扰动进行自定义实现。但是参数设置需要调整，对于高级用户有些困难。
"CFD的缓冲频率与实测不符"——网格依赖性诊断
跨音速缓冲CFD分析中，如果模拟频率与实测偏离20~30%，通常是网格分辨率不足。冲击波厚度在网格宽度的2~4倍处"人为扩大"，这种数值扩散具有降低冲击波振动频率的效果。网格收敛性确认步骤：①用粗、中、细3阶段网格计算缓冲频率，②用Richardson外推法估计收敛值，③在计算成本和精度的权衡下选择实际网格。保持壁面y+ <1，冲击波附近格子设置为λ（冲击波振动尺度）/30以下是保证精度的目标。
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