二维凹槽过渡流的DSMC方法模拟

采用DSMC (DirectSimulationMonte -Carlo)方法模拟二维凹槽过渡流动 ,给出了在不同Knudsen数、不同展弦比、不同壁温条件下凹槽流的速度和温度分布 ,并对DSMC方法在模拟全速度域流场时存在的局限性进行了讨论。     

脉冲等离子体推力器羽流的粒子模拟

目前微小卫星正在积极地发展中,脉冲等离子体推力器是其推进系统的一个重要发展方向,为了能够将PPT成功地运用于空间,需对其羽流进行研究.将DSMC(Direct Simulation Monte-Carlo)/PIC(Particle in Cell)流体混合算法与一维MHD放电模型相结合,一体化模拟NASA Glenn PPT羽流,对不同出口偏转角的羽流场进行模拟,并与实验结果进行了比较.计算结果显示引入出口速度的偏转角提高了模型的羽流扩散能力,羽流的扩散角是影响羽流的一个主要因素.     

高超声速过渡区气动热的DSMC数值模拟研究

气动热是制约高超声速飞行器设计的主要因素之一,当飞行高度大于40 km时流场中存在局部过渡区流动特性,基于分子动力学的DSMC方法是解决高超声速过渡区气动热计算的有效途径之一。针对高超声速飞行器的典型球锥外形,采用DSMC方法开展了过渡区流动气动热特性研究,分析了当流场具有过渡区流动特性时,飞行马赫数和飞行高度对气动热的影响规律,并与Fay-Riddell驻点热流的工程算法作了对比分析。计算结果表明,DSMC方法在高超声速过渡区流动气动热计算中可以得到较好的结果,适用于高超声速过渡区流场气动热的计算与分析。     

过渡流区圆柱体驻点热流的工程计算

以流动分区的界限为Knudsen数的变化区间,使用线性插值和调节参数进行校正的方法,提出一种计算过渡流区热流的桥函数形式,并且确定了端面迎风的圆柱体的调节参数.使用DSMC方法对计算结果进行验证并与其他形式的桥函数进行比较.结果表明该桥函数在马赫数大于10的情况下,能比较准确地计算驻点热流的值,可以为飞行器初步设计提供一定的参考依据.     

稀薄大气层内目标群运动特征及识别研究

针对稀薄大气中真假弹头识别的问题,通过对弹头及轻诱饵目标群在稀薄大气层中的运动特性的仿真,提取了诱饵相对弹头的运动特征,分析了稀薄大气层内弹头与诱饵相对位置和相对速度的变化规律,提出了在稀薄大气层内利用相对位置和相对速度的二维特征识别真假弹头的新思路。典型算例的仿真结果验证了这种思路的可行性。     

关于稀薄气体动力学的回顾与展望

本文是一篇关于稀薄气体动力学的综述。首先介绍了入射流处于Maxwell平衡态时的稀薄气体动力学系数的计算方法。其次介绍了入射流处于非平衡态时近似求解Bonzmann方程的各种方法。最后简单介绍计算简单体稀薄气动特性的一些半经验公式。     

脉冲等离子体推力器羽流场数值分析

为掌握脉冲等离子体推力器的羽流特性,考虑磁场对等离子体羽流的影响,结合DSMC和PIC方法建立了粒子-流体混合模拟模型,以磁流体力学模拟提供入口条件对推力器羽流开展了三维数值研究,并通过朗缪尔三探针诊断对计算结果进行了验证。研究表明,羽流膨胀过程中各组分的动力学行为差异明显;放电电流振荡会导致产生低速离子群,并会加重离子回流;电磁加速是羽流等离子体主要的加速机制,磁场对推力器羽流的流动具有重要作用。     

动能拦截器的动力学建模与轨道控制

文章简单介绍了反TBM动能拦截器的组成、性能特声、与飞行拦截过程,并以高层拦截TBM为背景,建立了稀薄大气层内拦截器的动力学模型,提出了实现直接碰撞动能杀伤目标的轨道控制方法,最后给出了末制导段的弹道数字仿真结果,并分析了拦截器的弹道特性。     

再入体过渡区气动特性预测

采用DSMC(DirectSimulationMonte Carlo)方法模拟球双锥复杂外形过渡区流动。给出了近连续区的温度与压强分布图,以及在不同Knudsen数、不同马赫数条件下球双锥表面压强系数和阻力系数的分布,并将阻力系数模拟结果与桥函数一体化估算结果进行了比较分析。     

低速圆管流动的粒子仿真

运用信息保存法对低速圆管的流动现象进行了模拟,并与实验结果进行了比较,粒子仿真结果与实验结果吻合较好,且优于NS方程的结果。研究表明,在对低速圆管的模拟过程中,运用IP法在获得较好的结果的同时,具有比DSMC方法更高的计算效率。IP算法是解决低速圆管流动问题的有效途径。     

姿控发动机高空羽流流场DSMC仿真及算法研究

本文分析了高空羽流流场的特性，论述了ＤＳＭＣ方法的原理以及涉及到的关键技术，应用ＤＳＭＣ方法数值求解了喷管出口附近及倒流区流场。仿真结果表明ＤＳＭＣ方法能够精确描述这一区域的流场特性。     

微喷管流动的DSMC方法模拟

目前微型航天器正在积极地发展中,微喷管在其推进系统中具有重要地位,对微喷管进行进一步研究是很有必要的。运用DSMC(DirectSimulationMonte Carlo)方法从分子运动论层次对轴对称微喷管流动现象进行模拟,分析了喷管流量以及尺寸大小对喷管流动和性能的影响。研究表明,喷管流量及尺寸对流动特性和微喷管性能存在不同程度的影响。     

火星稀薄大气动态误差对制动降轨的影响

针对火星大气制动降轨过程中稀薄流区大气受季节和昼夜等因素影响而存在较大动态误差的问题,建立气动力作用下的轨道动力学方程,研究探测器稀薄流气动参数计算方法,分析大气参数动态误差对气动力及制动降轨效果的影响。结合火星探测应用,仿真分析火星大气制动过程中的探测器气动特性以及轨道变化特性。为保证探测器制动过程中的安全和持续时间要求,给出了理想的大气制动降轨走廊范围及导航精度需求,具有一定的工程参考价值。     

高超声速圆柱绕流中驻点热流的稀薄效应

采用Fay-Riddell关系式、直接模拟Monte Carlo方法和基于直接模拟Monte Carlo流场温度的Fourier传热三种热流表达方式,分别对比研究了不同来流克努森数(Kn)和不同来流马赫数(Ma)的结果,以期从微观视角给出经典连续方法在稀薄流区高估驻点热流的新理解。结果表明,驻点热流的稀薄效应体现在三个方面:一是温度跳跃,削弱温度梯度导致驻点热流降低;二是壁面附近平动非平衡,导致Fourier热传导定律失效且高估热流;三是壁面约束,致使Fourier热传导定律在距壁面3倍分子平均自由程内高估热流。     

双原子分子气体的定常隐式全流域多尺度算法

巨大的计算资源需求极大地阻碍了统一气体动理学格式的应用。采用宏观预估技术,基于Boltzmann-Rykov模型方程发展全流域适用的保守恒定常隐式算法,协同求解宏观方程和微观方程以加速收敛。在单元界面,通过模型方程特征差分解构造简单高效的多尺度数值通量,并结合非均匀非结构速度空间和速度空间自适应技术进一步降低计算需求、提升计算效率。超声速和高超声速平板绕流和圆球绕流的数值结果验证了算法的准确性与高效性。结果表明,算法能够准确求解二维和三维双原子气体多尺度流动问题,且相比于显式离散统一气体动理学格式可加速一个量级。     

目次

为改善等离子体合成射流激励器在稀薄空气环境中的控制效果,增强其临近空间环境适应性,开展了腔体增压条件下激励器工作特性的研究。建立了腔体增压效果理论分析模型,计算结果表明:采用高压气源供气可以较好地提升激励器腔体气压,并且腔体气压对高压气源气压具有较好的跟随性,从而为射流强度调节提供了一种新的方式。搭建了腔体增压等离子体合成射流激励器实验系统,开展了腔体增压压力和射流流场特性测量,实验测量结果与计算结果吻合良好,误差小于2.6%。高速纹影观测显示:在腔体增压作用下,激励器控制力得到显著改善,射流锋面峰值速度由256 m/s提升至507 m/s。