高速雙錐繞流中熱化學與輸運模型影響研究
關鍵詞：激波邊界層相互作用 熱化學非平衡 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象,對飛行器氣動性能與飛行安全至關重要.對于高焓來流,流場中通常存在復雜的物理化學現象,此時準確模擬流場中激波邊界層相互作用的難度大,相關物理化學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值研究,分別研究了不同熱化學模型與輸運模型對壁面壓力與熱流的影響.熱力學模型包括完全氣體、熱力學平衡和非平衡模型,化學模型包括凍結和非平衡化學模型,輸運模型包括經典的Wilke/Blottner/Eucken模型與更加復雜的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值計算結果與實驗結果符合較好;對于低焓來流,計算結果主要受到分子內能分布的影響,輸運模型對計算結果的影響不大;對于高焓來流,一方面計算結果受到化學反應與壁面催化的影響較大,另一方面不同輸運模型對計算結果的影響也更加明顯.
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