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北京航空航天大学学报 2008年第4期34卷 474-477页

作者：张静阎超北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100083

通过模拟双锥外形高超音速绕流,对各种计算流体力学空间离散格式的性能进行分析.研究了Roe格式、van Leer格式、AUSM(Advection Up-stream Splitting Method)格式、AUSMDV格式、AUSM+格式、上风TVD(Total Variation Diminishing)格式等对双锥高超音速流场特征的模拟能力.结果表明:各空间格式激波分辨率都较高,但粘性分辨率相差很大.其特性与格式耗散性有关,耗散性越小,粘性分辨率越高;格式耗散性对热流极值影响显著,耗散性越小,热流极值越大,其位置越靠近前缘.

关键词：计算流体力学高超音速双锥绕流离散格式

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壁面辐射平衡DSMC方法及其在双锥构型中应用

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空气动力学学报 2021年第5期39卷 75-81页

作者：金浩方明李埌全刘沙钟诚文西北工业大学航空学院西安710072 中国空气动力研究与发展中心绵阳621000

临近空间高超声速飞行器在高空长时间飞行,受气流加热影响,飞行器表面温度显著升高,依赖地面试验和传统DSMC仿真预测的热流值明显高于飞行观测值,导致飞行器防热系统的保守设计。本文发展了一种基于壁面辐射平衡的DSMC边界模型,通过热... 详细信息

临近空间高超声速飞行器在高空长时间飞行,受气流加热影响,飞行器表面温度显著升高,依赖地面试验和传统DSMC仿真预测的热流值明显高于飞行观测值,导致飞行器防热系统的保守设计。本文发展了一种基于壁面辐射平衡的DSMC边界模型,通过热流值反算辐射平衡壁面温度,并以此温度作为下一个时间步DSMC计算的边界条件,迭代更新至给出壁面温度的收敛值。基于该温度边界条件,开发了适用于轴对称构型的DSMC求解器,并以钝锥构型对计算模型和求解器进行了验证。重点针对激波风洞试验条件下的双锥构型,开展数值模拟研究,结果表明:该构型恒温冷壁条件得到的壁面压力分布和热流与风洞试验结果吻合,两种温度条件下的压力峰值差异约为15.4%,但是整体气动力特性差异仅约为0.33%;相对于冷壁,辐射平衡计算得到的前缘处热流峰值降低约50%,再附点处的热流峰值降低约三分之二;两种条件相结合,可以给出壁面热流的预测范围。

关键词： DSMC方法辐射平衡壁面边界壁面热流双锥绕流高超声速

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新型三阶TVD限制器性能分析

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北京航空航天大学学报 2017年第4期43卷 800-805页

作者：赵雅甜阎超孙迪屈峰北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100083 中国空间技术研究院载人航天总体部北京100094

在计算流体力学(CFD)方法中,限制技术是影响计算精度和计算稳定性的重要因素,目前应用较广的经典二阶总变差衰减(TVD)限制器虽能较好地满足计算要求,但性能差异大且分辨率和耗散的性能间并未得到良好权衡。对一种新型的三阶TVD插值限制... 详细信息

在计算流体力学(CFD)方法中,限制技术是影响计算精度和计算稳定性的重要因素,目前应用较广的经典二阶总变差衰减(TVD)限制器虽能较好地满足计算要求,但性能差异大且分辨率和耗散的性能间并未得到良好权衡。对一种新型的三阶TVD插值限制器(T-3限制器)进行了研究并将其与3种经典限制器进行对比。首先通过一维黎曼问题,得出T-3限制器兼顾较高间断分辨率和良好稳定性的特点;接着通过高超声速双锥绕流和X-33外形飞行器的数值实验,得到T-3限制器具有刻画复杂流动的能力以及较优的气动热计算性能。

关键词：限制器计算流体力学(CFD) 激波双锥绕流气动热

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壁面辐射平衡DSMC方法及其在双锥气动试验评估中应用

壁面辐射平衡DSMC方法及其在双锥气动试验评估中应用

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第十一届全国流体力学学术会议

作者：金浩方明李埌全钟诚文西北工业大学航空学院流体力学系中国空气动力研究与发展中心

高超声速飞行器表面的热流和温度分布,是其布局和防/隔热系统设计的关键考量因素。激波风洞等典型地面设备试验时间较短,传统DSMC计算通常采用恒温冷壁,两者数据吻合。然而,对于临近空间高层长时间飞行,受气流加热影响,飞行器表面温度... 详细信息

高超声速飞行器表面的热流和温度分布,是其布局和防/隔热系统设计的关键考量因素。激波风洞等典型地面设备试验时间较短,传统DSMC计算通常采用恒温冷壁,两者数据吻合。然而,对于临近空间高层长时间飞行,受气流加热影响,飞行器表面温度显著升高,热流值也随之显著降低,依赖地面试验和传统DSMC仿真预测的热流值明显偏高。如何给出表面热流的精确范围和温度分布的可信赖预估,在工程应用中极为重要。一个很自然的想法是:如果飞行时间足够长,飞行器表面充分受热至平衡状态,气体对流换热应该与辐射散热达到平衡。本研究发展了一种基于壁面辐射平衡的DSMC边界模型,通过热流值反算壁面辐射平衡温度,并以此温度作为下一次DSMC计算的边界条件,迭代更新至给出壁面温度的收敛值。基于开发的DSMC代码,对于双锥外形和激波风洞试验条件,开展数值模拟研究,结果表明:采用恒温冷壁条件的表面热流和压力分布与风洞试验结果吻合,但辐射平衡时表面热流远小于恒温冷壁条件的热流值,压力分布也与恒温冷壁条件下的情况存在显著差异,还可以给出壁面辐射平衡温度。我们认为,恒温冷壁热流是热流值的上限,辐射平衡壁面热流是热流值的下限,辐射平衡温度是壁面温度的上限。该项研究可应用于真实飞行器外形和飞行条件下的表面热流和温度分布预测,为临近空间高层长时间飞行器设计提供可靠依据。

关键词： DSMC方法辐射平衡壁面边界表面热流双锥绕流

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