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高速雙錐繞流中熱化學(xué)與輸運模型影響研究
關(guān)鍵詞：激波邊界層相互作用 熱化學(xué)非平衡 輸運模型 雙錐
摘要：激波與邊界層之間相互作用是高超聲速飛行中的常見現(xiàn)象,對飛行器氣動性能與飛行安全至關(guān)重要.對于高焓來流,流場中通常存在復(fù)雜的物理化學(xué)現(xiàn)象,此時準(zhǔn)確模擬流場中激波邊界層相互作用的難度大,相關(guān)物理化學(xué)建模仍有待進一步考察和研究.本文針對最近文獻中純凈空氣高超聲速雙錐繞流實驗開展數(shù)值研究,分別研究了不同熱化學(xué)模型與輸運模型對壁面壓力與熱流的影響.熱力學(xué)模型包括完全氣體、熱力學(xué)平衡和非平衡模型,化學(xué)模型包括凍結(jié)和非平衡化學(xué)模型,輸運模型包括經(jīng)典的Wilke/Blottner/Eucken模型與更加復(fù)雜的Gupta/SCEBD模型,以及考慮壁面催化/非催化影響的模型.計算了6個不同算例,涵蓋了低焓至高焓來流等不同工況.壁面壓力與熱流的數(shù)值計算結(jié)果與實驗結(jié)果符合較好;對于低焓來流,計算結(jié)果主要受到分子內(nèi)能分布的影響,輸運模型對計算結(jié)果的影響不大;對于高焓來流,一方面計算結(jié)果受到化學(xué)反應(yīng)與壁面催化的影響較大,另一方面不同輸運模型對計算結(jié)果的影響也更加明顯.
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