有局部稀薄氣體效應的高超聲速流動數值模擬
作者：歐吉輝; 趙磊; 陳杰 天津大學機械工程學院高速空氣動力學研究室; 天津市現代工程力學重點實驗室; 天津300350; 中國空氣動力研究與發展中心超高速空氣動力研究所; 綿陽621000
摘要：近空間高超聲速飛行器當飛行高度和速度足夠高時,其流場計算可能要考慮稀薄氣體效應,傳統的計算流體力學(CFD)方法預測的阻力和升阻比將不夠準確。而現有的模擬稀薄氣體流動的計算方法由于其計算量巨大,難以在工程實際中應用。因此需要發展能用于近空間高超聲速飛行器流場的可行、可靠的計算方法。陳杰和趙磊在文獻[1]中針對邊界層中既有強剪切而氣體分子自由程又相對較大的情況進行分析,提出了刻畫此類局部稀薄效應的無量綱參數Zh,并提出了在傳統CFD中通過采用依賴于Zh參數的等效黏性系數考慮局部稀薄效應對阻力計算影響的研究思路。因此,本文嘗試將此等效黏性系數納入CFD模型中,以在70km高空,以馬赫數15飛行的小迎角鈍平板為例,來檢驗計算方法是否合理可行。結果表明:和傳統的CFD方法所得結果相比,新模型計算的阻力減小,升阻比增加,其改進的方向與現有飛行試驗結果定性相符,且所增加的計算時間非常有限,可方便地應用于現有的計算空氣動力學中。
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空氣動力學學報雜志， 雙月刊，本刊重視學術導向，堅持科學性、學術性、先進性、創新性，刊載內容涉及的欄目：研究論文、專欄——國家數值風洞自主可控關鍵技術、專欄——空化流動與空泡、專欄——計算流體力學高精度格式及其應用、專欄——分離流、旋渦和流動控制、專欄——多相流研究進展及應用、綜述等。于1980年經新聞總署批準的正規刊物。
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