高速飛行器繞流DSMC模擬與氣動熱輻射效應研究.pdf

1、高超聲速飛行器飛行過程中與大氣發(fā)生劇烈摩擦,會在頭部前方形成強弓形激波。由于激波強烈壓縮,激波層中氣體溫度很高,使空氣分子離解和電離,同時產(chǎn)生了熱輻射效應。熱輻射不僅關系飛行器的熱防護問題,而且激波層及光學窗口熱輻射也是光學系統(tǒng)的紅外干擾源。
　　對激波層光輻射特性研究的前提要得到飛行器的非平衡繞流場,而直接模擬蒙特卡洛方法從微觀角度直接模擬氣體流動的本質(zhì),可以實現(xiàn)對高溫高焓非平衡流場的正確模擬,是目前模擬高速飛行器稀薄氣體繞流的

2、強有力手段。因此本文的工作可分為兩部分,首先基于直接模擬蒙特卡洛法對高超聲速熱化學非平衡繞流進行了模擬,然后在流場模擬的基礎上研究飛行器壁面上光學窗口受到流場的紅外輻射特性,并進一步計算得到了流場輻射、介質(zhì)輻射及總輻射強度在光學窗口下表面的空間及平面分布。
　　(1)RAM-CII飛行器熱化學非平衡繞流DSMC模擬
　　以DSMC方法作為模擬手段,采用變徑硬球模型、CLL分子壁面作用模型、Larsen-Borgnakke模型

3、等對RAM-CII飛行器二維軸對稱繞流場進行了模擬,主要研究了61km和71km飛行高度條件下分別采用5組元和11組元空氣模型時的流場特性,包括流場溫度、組分分布以及沿飛行器壁面的切應力、熱流及壓力分布。
　　(2)激波層及光學窗口紅外輻射傳輸特性模擬
　　仍然以RAM-CII飛行器作為研究對象,對其在25-45km共五種飛行高度下的繞流場進行模擬,根據(jù)高溫非平衡空氣輻射機制并利用本單位已有程序計算得到流場的吸收發(fā)射系數(shù),然