Menter SST $k$-$\omega$ is a Reynolds-averaged Navier–Stokes based two-equation turbulence model routinely used in industry for predicting aerodynamic flows. It shows excellent performance for low-speed flows, but gives inconsistent predictions for high-speed shock-induced separated flows. The model assumption of using a constant value of 0.31 for the structure parameter contradicts experimental observations. The model is also unable to predict Reynolds stress anisotropy generated by shock waves. In this work, we augment the SST model with quadratic eddy viscosity formulation of an explicit algebraic Reynolds stress model. A new relation for the structure parameter is proposed, making it a function of the local strain-rates and is no longer a constant in the regions of shock/turbulent boundary layer interaction (SBLI). Additional shock-physics is introduced using (Sinha et al., 2003) shock-unsteadiness model and an upper limit to the value of structure parameter is set in regions of shock waves. The new model, termed as SUQ-SST, is validated using a number of SBLI test cases ranging from supersonic to hypersonic speeds and near-incipient to fully-separated flows. Results show that the modifications do not alter the boundary layer prediction capability of the SST model. On the other hand, the new model gives significant improvement in predicting Reynolds stress anisotropy, flow separation, and surface properties in a wide range of SBLI flows.

导师 SST $克$——$\omega$是基于雷诺平均 Navier-Stokes 的两方程湍流模型，通常在工业中用于预测空气动力学流动。它对低速流动表现出优异的性能，但对高速冲击引起的分离流动给出了不一致的预测。对结构参数使用常数值 0.31 的模型假设与实验观察相矛盾。该模型也无法预测由冲击波产生的雷诺应力各向异性。在这项工作中，我们使用显式代数雷诺应力模型的二次涡粘性公式来增强 SST 模型。提出了结构参数的新关系，使其成为局部应变率的函数，并且在激波/湍流边界层相互作用 (SBLI) 区域中不再是常数。使用（Sinha et al., 2003）冲击不稳定模型引入了额外的冲击物理，并在冲击波区域设置了结构参数值的上限。被称为 SUQ-SST 的新模型使用从超音速到高超音速以及接近初始到完全分离的流动的许多 SBLI 测试案例进行了验证。结果表明，修改不会改变 SST 模型的边界层预测能力。另一方面，新模型在预测各种 SBLI 流中的雷诺应力各向异性、流动分离和表面特性方面有显着改进。使用许多 SBLI 测试案例进行验证，范围从超音速到高超音速，以及接近初始到完全分离的流动。结果表明，修改不会改变 SST 模型的边界层预测能力。另一方面，新模型在预测各种 SBLI 流中的雷诺应力各向异性、流动分离和表面特性方面有显着改进。使用许多 SBLI 测试案例进行验证，范围从超音速到高超音速，以及接近初始到完全分离的流动。结果表明，修改不会改变 SST 模型的边界层预测能力。另一方面，新模型在预测各种 SBLI 流中的雷诺应力各向异性、流动分离和表面特性方面有显着改进。