颗粒流是固体颗粒的流动,颗粒流不仅广泛存在于自然界和人们的日常生活中,在工农业生产领域及能源和环保等领域也有广泛的应用,因此对颗粒流及其运动的研究具有十分重要的意义。高速气体和固体颗粒云的相互作用是颗粒流的一个重要分支,是典型的可压缩多相流问题,它在天文、自然灾害、工业安全、医疗工业和国防等领域有着重要应用。颗粒流系统中,大部分是基于球形颗粒的实验,但实际上颗粒通常呈现非球形的特征,其中椭球形颗粒是非球形颗粒中最简单的各向异性模型粒子,因此研究椭球形颗粒具有重要意义。本文采用基于分层多相流模型的直接数值模拟方法,对平面激波与椭圆柱阵列的相互作用的前期阶段进行数值研究。采用有限体积法(Finite Volume Method,FVM)来离散控制方程,空间重构使用3阶TVD格式,基于体积分数αg的不同,每个控制体界面可以重构为气-气、固-固和气-固三个部分,每部分用不同的通量计算方法。其中,位于气-气之间的面上的通量使用AUSM+-up近似黎曼解法器计算,气-固之间的面上的通量用单侧的值,固-固之间的面上的通量不计算。时间推进采用三阶龙格库塔(Runge-Kutta)方法,气-固界面采用滑移边界条件。本文使用MPI并行进行高性能计算。重点关注了椭圆柱横截面的不同长短轴之比λ和椭圆柱横截面长轴与来流方向所成角度θ对流场的影响,从气体来流方向上的速度u,x、y轴的均方根速度u"和v"、动能、内能和湍动能的分布上进行分析,对能量在计算域的上游区域、椭圆柱阵列区域和下游区域进行定量分析。同时关注了流场的总内能、总动能和湍动能随无量纲时间f的演化过程,并讨论了不同情况下的流场压强分布、流场密度分布和流场温度分布规律。针对椭圆柱改进了一维体积平均模型并通过拟合直接数值模拟结果的反射激波的位置和透射激波的位置寻求合适的人工有效阻力系数Cd,并探讨了最优Cd的分布规律。