复杂热环境下蓝宝石共形头罩气动热效应研究

分析了蓝宝石共形头罩外流场特性,获得了头罩温度、应力、应变和形变场;根据热光效应和弹光效应计算了头罩折射率分布。研究发现复杂热环境下共形头罩驻点处和前方区域气动加热较为严重,热光效应对头罩折射率场改变的影响远比弹光效应大。研究成果对认识共形头罩气动加热的机理以及头罩防热设计具有一定指导意义。     

高空滑移条件对化学非平衡粘性流动的影响

本文用数值方法计算了不同高度滑移边界条件对钝体绕流流场特性的影响。采用化学非平衡粘性激波层控制方程,边界条件含壁面滑移、激波滑移和无滑移条件。计算结果表明,考虑滑移条件后,激波层较厚,激波处的电子数密度为一有限值。文中给出了计算结果,并与其它文献的结果作了比较。     

流过泰氟隆烧蚀表面的化学非平衡粘性激波层数值研究

本文对有泰氟隆烧蚀的化学非平衡粘性激波层流场进行了数值模拟。应用空间推进与总体迭代相结合的求解方法，采用１９组元、２９种反应的空气—泰氟隆化学反应系统，对化学非平衡粘性激波层流场与泰氟隆壁面烧蚀传热过程进行耦合求解，研究了平衡催化壁和非催化壁条件对粘性激波层烧蚀流场的影响。     

三维化学非平衡粘性激波层流场数值模拟

本文通过引进主流贴体坐标 ,将粘性激波层概念推广到三维流场 ,得到了三维粘性激波层方程 ;应用空间推进与总体迭代相结合的求解方法 ,对三维化学非平衡粘性激波层流场进行了数值模拟     

飞船再入舱三维化学非平衡流数值模拟

对飞船再入舱高超声速化学非平衡三维流场进行数值模拟。控制方程为含化学反应源项的全Ｎａｖｉｅｒ－ Ｓｔｏｋｅｓ 方程组, 化学模型为高温空气的七组元模型, 其组元成分为Ｎ２ 、Ｏ２、ＮＯ、Ｎ、Ｏ、ＮＯ＋ 、ｅ－ 。差分格式采用张涵信院士提出的ＮＮＤ激波捕捉格式并用全耦合方法处理流动方程及化学反应方程, 对化学反应源项采用全隐式处理, 运用时间预处理技术以加快收敛。同时, 也对完全气体模型进行计算, 以分析真实气体效应。与实验数据对比, 说明本文结果是可信的。     

气体化学反应速率的 DSMC 方法

为预报化学反应过程,应用ＤＳＭＣ方法研究了双原子分子的离解反应,讨论了高温情况下（Ｔ～Ｅａ／ｋ）采用由实验测定得到的反应速率与气体温度间Ａｒｒｈｅｎｉｕｓ经验关系式的可靠性问题,分析了振动热非平衡效应对于离解反应速率的影响,给出了由ＤＳＭＣ方法得到的离解反应速率与气体温度的关系曲线。     

高焓CO2气流壁面两步催化机制对非平衡气动加热影响的数值模拟

针对高超声速火星进入飞行遇到的壁面CO_2催化机制特殊且对气动加热影响复杂的问题,基于化学反应系统的三维可压缩流动求解器,建立壁面吸附、Eley-Rideal结合速率受控的壁面CO_2两步催化模型。基于70°球锥布局的高焓风洞实验,进行考虑壁面催化效应的高超声速非平衡气动加热数值模拟,开展考虑CO+O_((s))和O+CO_((s))两类CO_2两步催化路径对非平衡气动加热的影响研究。研究表明,壁面O_2和CO_2结合并存且存在相互竞争关系,催化加热量随催化效率增大而单调增加。数值计算建立了催化路径与非平衡加热水平的定量关联,研究发现CO_2两类催化路径权重与加热量存在非单调关联,特定权重下两种路径联合作用的热流高于单个催化结果。相关研究对碳氧气体主导的壁面催化机理和火星进入气动加热的精细化预测有重要的理论指导意义。     

小钝头锥体全目标流场与光电特性一体化数值模拟

从简化的或全ＮＳ方程出发,采用化学非平衡和热辐射非平衡模型,数值模拟了有烧蚀产物引射条件下小钝头锥体全目标流场与光电特性,旨在为防护设计提供气动物理环境数据。计算结果表明,本文流场模拟数据与实验数据基本吻合,壁面烧蚀产物引射和壁面催化特性对流场电子数密度均有量级影响。     

Spalart-Allmaras湍流模型在高超声速气动加热计算中的应用

将AUSM+格式与LU SGS隐式迭代相结合,采用一方程的Spalart Allmaras湍流模型和二阶迎风MUSCL格式,研究了火星"探路者号"实验模型在10马赫来流条件下的气动热问题。采用量热完全和热完全两种气体模型的计算结果与实验数据进行了比较。热完全气体模型模拟的热流分布规律与实验吻合较好,但是对分离区的热流估计过高。在网格合理划分,尤其是满足近壁面的网格分辨率要求的前提下,该方法能够合理反映高超声速流场除分离区以外的气动热特性。     

11 组元化学反应气体粘性激波层钝体绕流数值计算

本文采用１１组元化学模型对双曲体粘性激波层化学非平衡绕流流场进行了数值计算,给出了压力、温度,Ｎ＋２、Ｏ＋２、Ｎ＋、Ｏ＋和ＮＯ＋摩尔浓度及ｅ－数密度在驻点的分布,并与７组元、５组元的计算结果作了比较。