有局部稀薄气体效应的高超声速流动数值模拟

• 作者: 欧吉辉 赵磊 陈杰
• 来源期刊: 空气动力学学报
• 学科: 航空航天
• 关键词: 局部稀薄效应 CFD模型 等效黏性系数 高超声速流动 近空间
• 年，卷（期）: 2019,（2）
• 所属期刊栏目: 研究论文
• 页码范围: 193-200
• 页数: 8页
• 分类号: V211.3
• 字数: 6046字
• 语种: 中文
• DOI: 10.7638/kqdlxxb-2018.0179

摘要

近空间高超声速飞行器当飞行高度和速度足够高时,其流场计算可能要考虑稀薄气体效应,传统的计算流体力学(CFD)方法预测的阻力和升阻比将不够准确.而现有的模拟稀薄气体流动的计算方法由于其计算量巨大,难以在工程实际中应用.因此需要发展能用于近空间高超声速飞行器流场的可行、可靠的计算方法.陈杰和赵磊在文献[1 ]中针对边界层中既有强剪切而气体分子自由程又相对较大的情况进行分析,提出了刻画此类局部稀薄效应的无量纲参数Zh ,并提出了在传统CFD中通过采用依赖于Zh 参数的等效黏性系数考虑局部稀薄效应对阻力计算影响的研究思路.因此,本文尝试将此等效黏性系数纳入CFD模型中,以在 70 km 高空,以马赫数 15 飞行的小迎角钝平板为例,来检验计算方法是否合理可行.结果表明:和传统的 CFD 方法所得结果相比,新模型计算的阻力减小,升阻比增加,其改进的方向与现有飞行试验结果定性相符,且所增加的计算时间非常有限,可方便地应用于现有的计算空气动力学中.