四种飞行器绕流的三维DSMC计算与传热分析

摘要：

在地球大气层与火星大气层中,使用自己编制的DSMC(direct simulation Monte Carlo)源程序完成了四种飞行器(即Apollo,Orion,Mars Pathfinder以及Mars Microprobe)高超声速穿越稀薄气体时的三维绕流计算,给出了上述飞行器42个典型飞行工况(其中包括在地球大气层中,飞行高度从250km变到90km,飞行攻角从45°变到-45°,Knudsen数从111.0变到0.005 7,飞行速度从7.6km/s变到9.6km/s;在火星大气层中,飞行高度从141.8km变到80.28km,飞行攻角从45°变到0°,Knudsen数从100.0变到0.054 6,飞行速度从7.47km/s变到6.908km/s)时详细气动力与气动热的数值结果,并与国外的飞行数据以及美国NASA(National Aeronautics and Space Administration)Langley研究中心发表的计算结果进行了比较,所得结果令人满意.文中采用了三种无量纲参数分别刻画这四种典型飞行器绕流流动的热力学非平衡、化学反应非平衡以及壁面热流分布的特征,这些结果对于指导空间飞行器的热防护气动设计十分有益.

关键词：直接模拟蒙特卡罗(DSMC)算法、热力学非平衡、化学反应非平衡、高温传热分析、飞行器/探测器

所属期刊栏目：26

分类号：V19(航空、航天的应用)

资助基金：国家自然科学基金50376004;高等学校博士学科点专项基金20030007028

在线出版日期：2011-05-23（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

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