局部催化特性差异对气动热环境影响的计算分析

摘要：

高温气体非平衡效应及其壁面催化效应对高超声速飞行器气动热环境造成显著影响,是当前高超声速飞行器气动热环境预测和热防护设计的关键问题之一.考虑高温空气离解与电离等化学反应、气体分子热力学激发、流动中的非平衡效应和壁面催化效应,通过数值求解三维热化学非平衡Navier-Stokes方程和壁面处质量、能量平衡关系,完善了高温气体热化学非平衡流场有限催化气动热环境数值计算方法和计算程序,采用典型算例进行了考核验证.在此基础上,开展了不同条件下高超声速飞行器热化学非平衡流场气动热环境数值模拟,分析局部催化特性差异对气动热环境的影响.研究表明:所建立的高超声速飞行器热化学非平衡流场有限催化气动热环境数值计算方法及程序,其数值模拟结果与飞行试验、文献符合;局部催化特性差异会导致热流跳变,其热流跳变量与催化特性差异量、材料分布方式等有关;催化特性差异较大时,局部区域热流可能远远高于飞行器全表面完全催化的热流结果,此时将飞行器在全表面完全催化(FCW)和完全非催化(NCW)条件下的数值模拟结果作为实际飞行过程中表面热流的上、下限这一简化处理方式,是不可取的.

关键词：气动热环境、高温气体、非平衡效应、催化效应、数值模拟

所属期刊栏目：39

分类号：V411.3;O354.7(基础理论及试验)

在线出版日期：2018-05-24（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：44-54